본 연구는 딥러닝 영상 재구성 기법을 적용한 8개의 뇌질환군의 감마나이프 수술 계획용 자기공명영상(magnetic resonance imaging, MRI)의 유용성을 알아보고자 하였다. 연구 방법은 전이성 뇌종양, 뇌동정맥 기형, 수막종, 뇌하수체선종, 삼차신경통, 청신경초종, 맥락얼기 유두종, 해면상 혈관종, 총 8개의 질병을 진단받은 사람들의 T2 강조 영상(T2 weighted imaging, T2WI), 조영증강 T1 강조영상(contrast enhancement T1 weighted imaging, CE-T1WI)의 방법으로 검사한 MRI 영상을 SwiftMR을 이용하여 딥러닝 영상 재구성 기법인 디노이징(denoising)과 초해상도(super resolution)가 적용된 영상을 획득하였다. 이에 대한 성능 평가는 최대 신호대잡음비(peak signal to noise ratio, PSNR), 구조적 유사도(structural similarity index measure, SSIM), 감마나이프 방사선수술(gamma knife radiosurgery, GKRS)의 좌표계로 평가하였다. 그 결과, 원본영상을 기반으로 영상 품질이 개선된 영상의 PSNR과 SSIM은 높은 수치를 나타냄으로써 MRI 영상의 재구성이 문제없이 이루어졌고, GKRS의 수술 좌표계 또한 변화를 보이지 않았다. 결론적으로 딥러닝 영상 재구성 기법은 영상 품질 향상과 영상 보존에서 뛰어난 성능을 보임과 동시에 좌표계도 변화를 보이지 않아서, 딥러닝 영상 재구성 기법은 감마나이프 수술 계획에 유용하게 사용할 수 있는 기법임을 확인하였다.

순간증모제는 산화철, 이산화 타이타늄 등의 다양한 금속을 함유하고 있으며 이들은 대체로 금속 인공물을 발생시키 는 원인이 된다. 본원에서 발생한 순간증모제에 의한 자화율 인공물 사례를 공유함으로써 뇌 자기공명영상 검사 전 순간증모제의 사용 여부 확인 및 제거의 필요성을 강조하고자 하였다. 본원의 사례에서 주 자장 세기에 따라 3.0T에 서 검사한 영상에 비해 1.5T에서 검사한 영상에서 자화율 인공물의 강도가 적음을 확인하였다. 시퀀스에 따라서 스핀 에코 기법 영상보다 경사 에코 시퀀스와 EPI에서 큰 자화율 인공물을 발견할 수 있었다. 또한, 순간증모제는 인공물의 원인이 될 뿐만 아니라 영상의 진단적 가치에 영향을 미쳐 뇌 질환을 진단하는데 오진을 초래할 가능성이 있음을 확인하였다. 따라서 자화율 인공물의 발생을 감소시키기 위해서 뇌 자기공명영상 검사 전 순간증모제 사용 여부를 확인하고 되도록 제거한 후 검사를 시행할 것을 권고한다.

본 연구는 코마개의 사용 여부에 따라 MRI 영상을 분석함으로써 숨 참기의 정확도를 향상할 도구로써 코마개가 실 효성이 있는지 검증하고자 하였다. 이를 위해 수검자에게 코마개가 없는 자연 호흡과 코마개를 사용한 구강 호흡 상태에서 호기 후 숨 참기를 지시하고 MRI 영상을 획득하였다. 영상은 2D 경사 자기장 에코 시퀀스로 획득하였고 초당 1장씩, 총 15장을 얻어 숨 참기 상태를 분석하였다. 숨 참기의 상태를 정량적으로 평가하기 위해 우측 폐 면적 을 측정하였다. 그리고 첫 번째 영상의 폐 면적을 기준으로 나머지 영상들에서 폐 면적의 절대 오차값을 구해 비교하 였다. 더불어 첫 번째 영상을 기준으로 나머지 영상들의 기하학적 유사도를 평가하기 위해 SSIM 값을 계산하였다. 실험 결과, 자연 호흡 상태에서 절대 오차는 평균 216.79 ㎟로 나타났다. 반면, 코마개를 사용한 구강 호흡의 경우 평균 55.94 ㎟로 나타나 자연 호흡과 비교하여 약 74.19% 감소하였다. SSIM 값은 자연 호흡 시 평균 0.7, 구강 호흡 시 0.76으로 나타나 기하학적 유사도가 약 6% 향상되었다. 이는 코마개 사용 시 호흡의 초기 상태를 잘 유지함 으로써 숨 참기의 정확도가 향상되어 능동적으로 호흡 상태를 조절할 수 있는 도구로써 충분한 가치가 있음을 증명한 다. 따라서 복부 MRI 검사에서 호흡에 따른 인공물을 개선하는 데 코마개가 도움을 줄 수 있으며 영상 개선 및 업무 효율을 높이는 도구로써 충분히 활용할 수 있다.

본 연구는 금속 인공물을 감소시키기 위한 VAT(view angle tilting)와 SEMAC(slice encoding for metal correction) 기법 적용에 따른 온도 변화 범위를 관찰하고자 하였다. 제작된 인체 모방 팬텀을 활용하였고, 검사방법으로는 임상에서 실제로 사용하고 있는 고속스핀에코(fast spin echo, FSE) 기법의 영상 파라미터들을 그대로 이용하였다. VAT 와 SEMAC 기법은 FSE와 같은 파라미터로 설정한 다음 VAT 파라미터는 100%와 SEMAC 파라미터는 25로 설정하였다. 온도 측정 방법으로는 수소원자 공명주파수전이법(proton resonance frequency shift, PRFS)기법을 활용하였으며, 광 섬유 온도계(fiber-optic sensor, FOS)로 절대 온도를 측정한 후 비교 분석하였다. 온도 변화는 SEMAC 기법에서 기존 FSE 기법 (0.28℃±0.10℃)에 비해 1.63℃±0.12℃로 약 6배 상승하였고(SEMAC-FOS = 1.59℃), VAT 기법은 약 2배 증가(VAT-FOS = 0.51℃)가 확인되었다. 특히, SEMAC 기법은 VAT 기법(VAT-FOS = 0.51℃, VAT-PRFS = 0.54℃ ±0.02℃)과 비교하여 약 3배가 증가하여 가장 높은 온도 상승이 관찰되었다. 이는 SEMAC 기법 적용 시 자기공명영상 전자파 인체 영양에 대한 안전기준을 충족하기 위해 영상 파라미터 최적화 작업의 필요성을 시사한다.

본 연구는 무릎 MRI 검사 시 무릎의 위치가 보어 중심을 기준으로 거리가 멀어짐에 따라 무릎 연골 T2 값의 변화를 평가하고자 하였다. 이를 위해 무릎 질환이 없는 정상인 지원자 10명을 대상으로 하였고 보어 중심을 기준으로 무릎을 오른쪽으로 10 cm 그리고 20 cm 이동시키면서 영상을 획득하였다. 무릎 MRI 영상은 스핀에코기법을 활용하였고 무릎 연골의 T2 값을 계산하기 위해 TE 값은 13.8, 27.6, 41.4, 55.2, 그리고 69 ms로 적용하였다. 신호 측정은 무릎의 내, 외측 관절 융기가 가장 크게 나타난 영상의 대퇴 연골과 경골 연골에서 진행하였다. 연구의 결과, 재구성된 T2 값은 보어 중심에서 멀어질수록 감소하였다 (0 cm: 39.16 ms, 10 cm: 32.59 ms, 20 cm: 26 ms). 또한, 신호 값도 보어 중심에서 그 위치가 멀어질수록 감소하였다 (p<0.00). 특히, 보어 중심에서 20 cm까지 멀어짐에 따라 TE 69 ms의 영상에서 신호 값은 46.2%까지 감소하였다. 무릎 위치와 무릎 연골 T2 값의 상관관계분석 결과는 음의 상관관계 (r=-0.736)가 나타났다 (p<0.00). 결론적으로 MRI 검사에서 무릎 위치는 무릎 연골의 T2 값에 상당한 영향을 미치므로 T2 값의 정확도나 재현성 이 감소할 수 있다. 따라서 무릎 MRI 검사에서 무릎 연골의 정확한 T2 값을 획득하기 위해서는 최대한 보어 중심에서 검사가 이루어져야 한다.

본 연구의 목적은 60대의 대뇌에서 T1, T2, PD 이완 시간 값을 측정하여 연령별 특정 해부학적 구조물들의 이완 시간 의 평균값과 연령에 따른 이완 시간 변화의 관련성이 있는지 분석하고자 하였다. 60에서 69세까지 총 50명의 정상 뇌자기 공명영상검사자의 데이터를 Synthetic MR의 MAGiC을 이용하여 후향적으로 분석하였다. 대상 부위는 해마, 대뇌 부챗살, 측두엽 회백질, 시상, 뇌척수액이었다. 실험결과 해마, 대뇌 부챗살, 측두엽 회백질은 연령 변화에 따른 T1, T2, PD 이완 시간의 차이가 없었다(p>0.05). 하지만 시상에서는 PD 이완시간이 연령과의 상관성이 있었고(R2=0.112, p<0.05), 뇌척 수액에서는 T1 이완시간(R2=0.063, p<0.05)과 T2 이완시간(R2=0.061, p<0.05)에서 연령과의 상관성을 확인하였다. 추후 다양한 연령대의 대뇌 이완 시간을 측정하여 평균값의 비교 연구가 필요하고, 시상과 뇌척수액에서는 대규모 모집단 연구가 필요할 것이라 판단되며 이에 본 연구가 기초자료를 제공할 것이라 사료된다.

본 연구는 MRI 검사 시 순간증모제의 산화철 성분에 의한 자화 감수성 인공물과 발열 정도에 대해 분석하였다. 인공물 정도 실험은 위상 부호화 방향을 다르게 SE, GRE 시퀀스를 사용하여 각각의 축상면 영상을 획득하였고, 3가지 종류의 순간증모제 부착 면으로부터 인공물 발생 지점까지의 길이를 10번 반복 측정하여 평가하였다. 발열 정도 실험은 GRE, FSE 시퀀스의 영상을 4번 반복 획득하여 PRF 기법을 통해 온도변화 영상을 재구성하였다. 인공물 측정 결과 스프레이형 의 GRE에서 최대 25.62 mm의 크기로 발생하였고, 시퀀스에 따라 GRE, SE 순서로 크게 나타났으며, 순간증모제 종류에 따라서도 인공물의 크기는 다양하게 나타났다. 또한, 분말형의 경우 강자장 구역에서 흩날림에 따라 장비 고장의 원인이 될 수 있음을 확인하였다. 발열 측정 결과 스프레이형은 최대 2°C, 분말형과 바르는 형에서 최대 1.2°C 이상의 온도 상승을 보였다. 결론적으로 MRI 검사 시 순간증모제에 의한 자화 감수성 인공물과 발열로 인해 진단적 가치 저하와 환자의 안전성에 적합하지 않다는 것을 확인하였다. 따라서 검사 전 순간증모제 사용 여부에 관한 확인이 필요하며, 정확한 진단과 환자 의 안전을 위해 순간증모제를 씻어내고 MRI 검사를 시행할 것을 권고한다.

자기 감수성 인공물은 영상의 질에 영향을 미치며 환자의 안전 또한 영향을 준다. 대부분 자기공명영상 검사 시 화장을 지우지 않고 검사를 진행한다. 하지만 화장품에도 금속 성분이 있어 자기 감수성 인공물을 일으키게 된다. 본 논문은 자기 공명영상에서 화장품에 따른 인공물의 영향을 평가하고자 하였으며 화장품의 종류와 자장의 세기, 시퀀스에 따라 비교하였다. 대상 물질은 아이섀도 24종, 마스카라 4종, 아이라이너 4종으로 총 32개를 설정하였다. 실험은 스핀 에코, 터보 스핀 에코, 경사 에코, 에코 평면 영상 4가지 시퀀스를 사용하여 각 대상물질의 관상면과 축상면 영상을 획득하였고 관상면 영상 에서 대상 물질이 부착된 표면으로부터 인공물이 미치는 곳까지 수직으로 측정하였다. 실험에 사용한 전체 32개 화장품에서 자화 감수성 인공물이 모든 제품에서 발생하였다. 경사 에코와 에코 평면 영상에서 가장 큰 인공물이 보였으며 인공물이 가장 많이 생겼다. 1.5T보다 3.0T에서 자기 감수성 인공물이 크게 나타났으며, 최대 인공물의 크기는 9.05mm로 3.0T의 경사 에코에서 발생하였다. 따라서 본 논문에서 화장품이 자기 감수성 인공물로 인해 영상에 영향을 미치는 것을 확인하였으며 안구 검사와 같이 인공물에 의한 영향이 미칠 수 있는 검사는 화장을 지우고 검사해야 하겠다. 또한, 화장품이 자기 감수성 인공물을 생성하기 때문에 발열에 의한 화상의 위험성이 있을 수 있어, 되도록 자기공명영상 검사 시 화장을 지우도록 안내하거나 검사 중 이상 반응의 발생 여부 확인이 필요하다.

본 연구는 MRI 검사 시 임플란트 자석 틀니의 자기 유지력 변화와 구조물 간의 금속 인공물을 분석하였다. 연구 방법으론 자기 유지력 변화의 평가를 위해 자석 구조체를 고속스핀에코 시퀀스로 검사하며 자력을 30분 간격으로 최대 90분까지 측정하였고, 금속 인공물 평가를 위해 자석 구조체와 임플란트 팬텀의 축상면 이미지에서 금속 인공물 크기를 측정하였다. 자석 구조체의 자력은 1.5T 검사에선 1.11 ∼ 5.29G의 차이를, 3.0T 검사에선 0.78 ∼ 2.97G의 차이를 보였으나 검사 시간과는 유의미한 상관관계를 보이지 않았다(p>0.05). 금속 인공물의 크기는 1.5T 장비에서 임플란트 팬텀은 15.02mm ∼ 21.97mm, 자석 구조체 팬텀은 87.86mm ∼ 102.54mm, 3.0T 장비에서 임플란트 팬텀은 19.15mm ∼ 25.81mm, 자석 구조체 팬텀은 94.18mm ∼ 125.56mm로 나타났다. 이로 인해 자석 구조체의 자력은 MRI 검사 시간에 따른 유의미 한 변화를 보이지 않으며, 자력을 가진 구조물이 일반적인 구조물보다 더 큰 금속 인공물을 보인다는 것을 알 수 있었다. 따라서 MRI 검사는 임플란트 자석 틀니의 자기 유지력에 영향을 미치지 않으며, 금속 인공물을 줄이기 위해 검사 전 자력을 가지는 삽입물은 제거되어야 한다.

본 연구는 두경부의 자기공명 역동적(dynamic) 혈관조영술(DCE-MRA)에서 조영제(1.0 mol/ℓ)와 생리식염수의 희석 주입 비율에 따른 신호강도 차이를 비교 분석하였다. 연구 방법으로는 3.0 T MRI 장치에서 자동주입기를 이용하여 조영제와 생리식염수의 희석주입 비율(조영제:생리식염수)을 10:0 (1000 mmol/ℓ, 조영제 원액), 7:3 (700 mmol/ℓ), 5:5 (500 mmol/ℓ)로 3가지 군으로 하였다. 주입 조건으로는 오른팔 정맥으로 주입 속도 3.0 ㎖/sec으로 하였고 용량은 0.1 ㎖/㎏으로 하였다. 신호강도 측정은 동맥혈관 7 부위와 정맥혈관 2 부위로 하였고 역동적 영상에서의 측정 시기는 정맥이 침범하기 직전의 순수 동맥기, 최고신호 동맥기, 최고신호 정맥기로 구분 하였다. 연구 결과 최고신호 동맥기의 횡정맥동을 제외한 모든 측정 시기의 10:0 (1000 mmol/ℓ), 7:3 (700 mmol/ℓ), 5:5 (500 mmol/ℓ) 순서로 신호강도가 증가하였다(p<0.01). 따라서 두경부의 DCE-MRA에서 조영제와 생리식염수의 5:5 희석주입을 통하여 최고의 신호강도를 구현할 수 있고 최적의 영상을 얻을 수 있다.

본 연구에서는 호흡 운동으로 인한 상지의 운동 인공물을 억제하기 위해 고정 기구를 제작하고 사용 여부에 따른 유용성을 검증하였다. 검사 방법은 검사 부위에 따른 운동 인공물의 영향을 평가하기 위해 상지를 상완, 팔꿈치, 전완으로 구분하였다. 영상분석은 위상 부호화 방향의 배경영역에서 평균 신호 값 측정을 통해 운동 인공물의 발생 정도를 평가하였다. 고정 기구를 사용하지 않은 상태에서 상지 MRI 영상들을 획득한 검사 결과, 검사 부위에 따라 운동 인공물이 유의미한 차이가 있는 것으로 나타났다(p<0.00). 팔꿈치에서 측정한 평균 신호들은 전완 부위와 비교하여 1.05~1.11배가 상승했지만, 특히 상완 부위에서 측정한 신호는 2.2~2.5배로 상당히 큰 증가를 했다. 또한, 고정 기구를 사용한 상태에서 획득한 영상의 평균 신호 값들은 정 기구를 사용하지 않은 상태와 비교해 모든 부위에서 감소하였다(p<0.05). T1w에서 부위 별로 상완 62.68%, 팔꿈치 39.78%, 전완 47.03% 줄어들었고, T2w에서도 상완 58.22%, 팔꿈치 38.22%, 전완 46.49%로 각각 감소하였다. 본 연구 결과 제작된 고정 기구의 사용은 상지의 모든 부위에서 운동 인공물이 억제되었다(특히 상완에서 58.22~62.68%). 상지 MRI 검사에서 고정 기구의 사용은 영상 변수조절 없이 호흡에 의한 운동 인공물을 감소시킬 수 있으며 운동 인공물과 관련된 재검사를 방지할 수 있어 수검자의 편의 및 업무 효율을 증대시키는 데 큰 도움이 될 수 있다.

목 적 : Synthetic MR을 기반으로 한 MAGiC은 수학적 연산 기법을 이용하여 각 픽셀의 T1, T2 relaxation map을 얻는 검사기법이다. 이를 이용해 한 번에 획득한 data로 다양한 대조도의 영상을 나타낼 수 있다. 하지만 아직까지 MAGiC의 이완 시간(relaxation time) 측정에 있어서 정확한 기준이 확립되어 있지 않다. 이에 본 연구에서는 자체 제작한 조영제 팬텀을 이 용해 MAGiC과 conventional spin echo(CSE) sequence로 T1, T2 이완시간과 이완율을 측정하고, 이를 기준으로 MAGiC 과 CSE를 비교 평가하였다. 대상 및 방법 : Gadolinium-based contrast agent(GBCA)팬텀을 제작하였으며 MAGiC과 CSE sequence를 사용하였다. T1 이완시간의 측정은 총 15개의 TR(20~10000msec)을 설정하였으며, TR을 제외한 다른 변수는 고정하였다. T2 이완시간 측정은 총 13개의 TE(10~560msec)를 설정하였으며, 마찬가지로 TE를 제외한 다른 변수는 모두 고정하였다. MAGiC과 CSE의 T1,T2 이완 시간을 측정하였으며 이완율의 오차율(error rate)을 통해 각 농도의 구간별 차이를 비교하였다. 결 과 : CSE와 MAGiC의 T1과 T2 이완시간 측정 결과 CSE T1이 MAGiC T1보다 평균 114.92 더 높게 측정되었으며 CSE T2 역시 MAGiC T2보다 평균 244.66 더 높게 측정되었다. 하지만 통계 분석 결과 T1 이완시간의 차이는 p>0.05로 통계적 유의함이 없었다. 반면 T2 이완시간의 차이는 p<0.05로 유의한 차이를 보였다. 각 몰농도별 relaxivity를 측정한 결 과 CSE의 r1은 평균 3.49±0.28, MAGiC의 r1은 평균 3.27±1.09로 측정되었으며, 몰농도 2mM과 4mM 구간에서 CSE의 r1이 각각 3.15, 3.47을 보여 MAGiC의 r1값인 1.48, 0.74와는 매우 큰 차이가 있었다. CSE의 r2는 3.97±0.63, MAGiC의 r2는 8.42±3.16으로 측정되었으며, 특히 몰농도가 낮은 0.025, 0.05, 0.1mM에서 CSE의 r2는 각각 2.38, 3.60, 3.55인 반 면 MAGiC의 r2는 각각 10.33, 14.26, 15.02로 약 5배의 차이가 나타났다. 결 론 : MAGiC은 CSE와 비교하여 T1이완시간의 측정은 CSE를 대변할 만큼 구현되었지만 T2 이완시간의 측정은 CSE에 비해 잘 표현하지 못함을 알 수 있었다. 따라서 향후 MAGiC은 T2 이완시간을 통한 영상의 표현에 있어서 CSE와의 차이를 보완 할 수 있는 많은 연구가 진행되어야 할 것으로 사료된다

목 적 : 초음파를 이용한 심장 혈류의 정량적 측정은 관측자의 숙련도에 의해 평가결과가 변화할 수 있는 문제가 있다. 이를 보완하기 위해 자기공명 영상 장치의 위상 대조도 자기공명 영상 기법을 통한 심장 혈류의 정량적 측정이 많이 이용되고 있다. 하지만 아직까지 고자기장(3.0T) 자기공명 영상 장치와 저자기장(1.5T) 자기공명 영상 장치의 측정 오차에 대한 기준이 표준화 되어 있지 않다. 따라서 본 연구에서는 자기장에 따른 심장 혈류의 측정값을 비교하여 분석하고 이에 대한 해결책을 제시하여 검사의 정확성을 향상시키고자 한다. 대상 및 방법 : 심혈관계 질환이 없는 정상의 남자 지원자 15명(평균연령: 35.4±4.10세)을 대상으로 심장 혈류 평가를 실시하였다. 장비는 초음파 Philips IU-21을 이용하여 심장 상행 대동맥의 최대 혈류속도와 평균 혈류량을 측정 하였으며, 자기공명 영상 장치는 GE Signa HDxt 3.0T/1.5T(GE Medical System Milwaikee, Wisconsin, USA)와 8channel cardiac array 코일을 사용하였다. 2D 자기공명 위상 대조도 영상은 상행 대동맥의 S-T juction과 Aortic valve LV에서 각각 시행하였다. 자기장의 세기에 의한 심장혈류의 차이를 비교하기 위해 1.5T와 3.0T 모두에서 shim을 사용하지 않고(NO shim) 검사를 시행하였으며, shimming에 의한 심장 혈류 차이를 평가하기 위해 각각 Auto shim, Local shim, 그리고 두 가지 shim(auto + local: All shim)을 모두 사용한 상태에서 각각 검사를 시행하였다. 결과 분석은 SPSS 20.0을 이용하여 대응표본 검정(Wilcoxon signed-Rank test), 다중회귀분석, 일원분산분석(ANOVA)을 실시하였다. 유의 수준은 0.05미만으로 하였다. 결 과 : 각각 1.5T와 3.0T에서 얻은 혈류 측정값은 서로 유의한 차이를 보였으며(LV AF: z=-3.409, p=0.001 / AA AF: z=-3.239, p=0.001), NO shim LV 1.5T의 혈류 측정값이 초음파의 혈류 측정값과 가장 높은 상관 관계가 있는 것으로 나타났다(t=5.827, p=0.000). 3.0T의 혈류 측정값은 shim을 사용했을 때 NO shim LV 1.5T와 비교해 유의한 차이가 없는 것으로 나타났다. 결 론 : 자기공명 영상 장치를 이용한 심장 혈류 평가에 있어서 자기장이 높은 3.0T에서 측정한 혈류값은 자기장이 낮은 1.5T에서 측정한 결과와 차이가 발생할 수 있다. 따라서 자기공명 영상 장치를 이용한 심장 혈류의 평가는 저자기장(1.5T) 자기공명 영상장치를 사용하거나 자기장이 높은 자기공명 영상장치를 사용할 경우 정확한 혈류 평가를 위해 반드시 shimming을 통해 자기장의 균일도를 개선해야 한다