온도 반응성 소재 적용에 따른 고자장 MRI 영상 품질의 안정성 및 적합성 : ACR 팬텀 기반 정량적 분석
본 연구에서는 3.0 T 고자장 MRI 환경에서 무선주파수 흡수로 인한 국소적 발열 문제를 해결하기 위해, 상변화 물질을 활용한 수동적 열 완충 기술이 영상 품질에 미치는 영향을 ACR 팬텀 가이드라인을 통해 정량적으로 평가하 였다. 이를 위해 3.0 T MRI 시스템에서 ACR 전용 팬텀을 이용하여 PCM 적용 전후의 영상을 비교 분석하였으며, T1, T2, FLAIR 시퀀스에서 기하학적 정확도, 고대조도 공간 분해능, 절편 두께 및 위치 정확도, 영상 강도 균일성, 고스트 신호 백분율, 저대조도 분해능 등 7가지 핵심 지표를 정밀 측정하였다. 연구 결과, 모든 시퀀스에서 PCM 적용 전후의 측정값은 ACR 권고 기준을 안정적으로 충족하였으며, 기하학적 오차는 190 ± 2 mm 이내로 유지되었 고 공간 분해능은 0.9 mm 패턴까지 식별되어 우수한 해상도를 확인하였다. 저대조도 구조물 검출 개수(40개)는 대조군과 동일한 수준으로 나타나 대조도 대 잡음비가 안정적으로 유지됨을 입증하였고, 영상 강도 균일성(82% 이 상)과 고스트 신호 백분율(2.5% 이하) 역시 합격 기준을 만족하였다. 통계 분석 결과, 측정 지점에 따라 일부 항목에 서 0.05 미만의 nominal p-value가 산출되기도 하였으나, Holm–Bonferroni 보정 후 최종 유의확률이 유의수준 을 상회하여(Adjusted p ≥ 0.18) PCM 적용에 따른 유의미한 영상 왜곡이나 지표 변동이 없음을 시사하였다. 결론 적으로 본 연구는 PCM이 3.0 T 고자장 환경에서 영상 품질에 간섭을 주지 않는 안정적인 보조 소재임을 정량적으로 입증하였으며, 이는 향후 MRI 검사 환경에서 환자의 안전성을 강화하면서도 영상의 진단적 정확성을 유지할 수 있 는 효과적인 발열 관리 기술 및 영상 품질 안정화 전략 마련을 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
In this study, to address localized heating issues caused by radiofrequency absorption in 3.0 T high-field MRI environments, the impact of passive thermal buffering technology using phase change materials (PCMs) on image quality was quantitatively evaluated according to the American College of Radiology phantom guidelines. Comparative analysis of images before and after PCM application was performed using an ACR phantom on a 3.0 T MRI system. Seven core indicators—geometric accuracy, high-contrast spatial resolution, slice thickness and position accuracy, image intensity uniformity, percent signal ghosting, and low-contrast resolution—were precisely measured across T1, T2, and FLAIR sequences. The results demonstrated that all measured values before and after PCM application consistently met the ACR recommendation standards; geometric errors remained within the 190 ± 2 mm threshold, and high-contrast resolution was confirmed down to the 0.9 mm pattern, indicating excellent spatial resolution. The number of detected low-contrast objects (40) was identical to the control group, proving that the contrast-to-noise ratio remained stable. Furthermore, image intensity uniformity (≥ 82%) and percent signal ghosting (≤ 2.5%) also satisfied the acceptance criteria. Statistical analysis yielded nominal p-values of less than 0.05 for certain measurement points; however, after Holm–Bonferroni correction for multiple comparisons, the final significance levels exceeded the threshold (Adjusted p ≥ 0.18 for all indicators), suggesting no statistically significant image distortion or variation in quality indicators attributable to PCM application. In conclusion, this study quantitatively confirms PCM as a stable auxiliary material that does not interfere with image quality in 3.0 T environments. These findings are expected to serve as fundamental data for enhancing patient safety while maintaining diagnostic accuracy and for developing thermal management technologies and image quality stabilization strategies in the MRI environment.