고속 스핀 에코를 이용한 T2강조영상에서 상변화 물질을 이용한 발열 감소 효과에 관한 연구
고속 스핀 에코를 이용한 T2 강조 영상에서 재자화 펄스의 FA 크기 변화에 따라 발생하는 전자파 유도 열을 정량적 으로 측정하고, 상변화 물질의 열 저장 특성을 활용하여 열 발생을 효과적으로 감소시킬 수 있는 방안을 모색하고자 하였다.실험에서는 상변화 물질을 적용한 조건과 적용하지 않은 조건에서 각각 FA의 증가에 따른 온도 변화를 평가 하였으며, 그 결과는 다음과 같다. 고속 스핀 에코 기반 T2 강조 영상에서 FA 크기의 증가에 따라 계산된 SAR 값은 상변화 물질 적용 여부와 관계없이 각각 0.64±0.048, 0.87±0.042, 1.33±0.042, 1.88±0.031 W/kg로 유사한 경향을 보였다.온도 변화 분석 결과, 상변화 물질을 적용하지 않은 조건에서 돼지 비계의 초기 스캔 온도는 19.3°C였으며, FA 증가에 따라 최대 21.9°C까지 상승하여 총 2.6°C의 온도 증가가 관찰되었다. 반면, 상변화 물질 을 적용한 조건에서는 동일한 초기 온도 19.3°C에서 19.7°C까지 상승하는 데 그쳐 0.4°C의 온도 증가만 나타났으며, 두 조건 간 약 2.2°C의 온도 차이를 보였다. 한편, 돼지 비계에 온열 경피 패치를 부착한 조건에서도 유사한 경향이 나타났다. 상변화 물질을 적용하지 않은 경우, 스캔 시작 온도 20.6°C에서 23.1°C로 총 2.5°C 상승하였으나, 상변화 물질을 적용한 경우에는 20.1°C에서 20.5°C로 0.4°C 상승하는 데 그쳐 약 2.1°C의 차이를 나타냈다. 이와 같은 결과 는 상변화 물질이 반복되는 고주파 자극에 의해 유도되는 온도 상승을 효과적으로 억제할 수 있음을 확인하였다. 전자파 흡수율 및 열 발생 저감에 대한 과학적 근거를 제공함으로써, 향후 MRI 검사 환경의 안전성 향상에 기초자료 로 활용되기를 기대한다.
This study quantitatively measured the electromagnetic induction heat generated by changes in the flip angle (FA) of remagnetization pulses in T2-weighted images using a fast spin echo (FSE) sequence. We then investigated methods to effectively reduce this heat generation by utilizing the heat storage characteristics of phase change materials (PCMs). In the experiment, we evaluated temperature changes with increasing FA, both with and without PCM application. The results are as follows: For the FSE T2-weighted images, the calculated Specific Absorption Rate (SAR) values, which increased with FA size, showed similar trends regardless of PCM application: 0.64 ± 0.048, 0.87 ± 0.042, 1.33 ± 0.042, and 1.88 ± 0.031 W/kg, respectively. However, the temperature change analysis revealed a significant difference. Without PCM application, the initial scan temperature of the pig scaffold was 19.3°C, rising to a maximum of 21.9°C with increasing FA, for a total temperature increase of 2.6°C. In contrast, with PCM application, the same initial temperature of 19.3°C increased by only 0.4°C, reaching 19.7°C. This demonstrates a temperature difference of approximately 2.2°C between the two conditions. A similar trend was observed when a Hot Percutaneous Patch was attached to the pig scaffold. Without PCM, the scan start temperature increased by 2.5°C (from 20.6°C to 23.1°C). However, with PCM applied, the scan start temperature increased by only 0.4°C (from 20.1°C to 20.5°C), showing a difference of approximately 2.1°C. These findings confirm that phase change materials can effectively suppress temperature increases induced by repeated high-frequency stimulation. By providing a scientific basis for reducing electromagnetic wave absorption and heat generation, this study's findings are expected to serve as foundational data for improving the safety of the MRI examination environment in the future.