본 연구는 MRI 검사 시 자기장의 세기 변화와 수신대역폭을 변화시켜 인공 고관절에 의해 나타나는 금속 인공물의 발생 정도를 정량적으로 분석하고 평가하였다. 이를 위해 티타늄 합금 재질의 인공 고관절로 제작한 팬텀을 대상으로 1.5T, 3.0T MR 장비를 사용하여 자기장 세기 변화를 주었으며, 10, 40, 80, 120, 150 Hz/PX로 수신대역폭 변화 를 주어 영상을 획득하였다. 2D FSE 펄스시퀀스로 T2WI 영상을 획득하였고 Image J를 사용하여 금속 인공물의 면적을 신호 소실과 신호 중첩의 합으로 측정하였다. 자기장 세기 차이의 따른 결과 1.5T MRI의 경우 평균 4772.45 ㎟, 3.0T MRI의 경우 평균 5267.41 ㎟로 나타났으며 수신대역폭 10, 40, 80 Hz/PX은 금속 인공물 발생 면적이 큰 폭으로 감소하였지만 120, 150 Hz/PX 에서는 금속 인공물의 감소폭은 상대적으로 적었으며 이는 통계적 으로 유의한 차이를 보였다(p<0.05). 따라서, 저자기장(1.5T)을 사용하였을 때 금속 인공물 감소에 효과적이며 수신 대역폭을 늘려 검사했을 때는 금속 인공물을 줄일 수 있지만 SNR의 감소를 초래하므로 합리적인 수신대역폭 선택이 필요하다.

본 연구는 금속성 물질로 인해 발생하는 자화율 인공물(susceptibility artifact)의 정확한 길이 측정을 위해 자체 제작한 팬텀을 이용하여 분석하였다. 치과용 임플란트 고정체를 자체 제작한 아크릴 팬텀에 위치시키고, T2 강조 영상을 통해 자화율 인공물을 검사하였다. 자화율 인공물의 길이를 팬텀 기반 측정법과 선 프로파일 기반 측정법을 사용하여 분석하였고 팬텀 기반 측정법을 기준값으로 선 프로파일 기반 측정법으로 도출된 결과와 비교하였다. 결과 적으로 선 프로파일 기반 측정법에서 배경 신호 기준 25% 허용 범위를 설정했을 때 팬텀 기반 측정법과 가장 유사한 데이터를 얻을 수 있었다. 이를 통해 선 프로파일 기반 측정법이 자화율 인공물 길이의 정량적 측정에 적합할 수 있는 가능성을 확인하였다. 추후 미흡한 부분을 보완한 추가 연구를 통해 자화율 인공물 연구에서 객관적인 데이터 제공이 가능할 수 있게 되기를 기대한다.

본 연구는 방사형 K-공간 획득 기법 중 하나인 JET 기법을 적용하여 어깨관절 자기공명영상 검사에서의 움직임 인공물과 노이즈를 감소 효과를 평가하였다. 2023년 2월 1일부터 3월 31일까지 어깨관절 자기공명영상 검사를 받 은 35명을 대상으로 선정하여 후향적으로 분석하였다. 평가는 JET 기법 적용 여부에 따라 신호 대 노이즈 비, 평균 대 표준편차 비, 움직임 인공물 발생 여부에 대한 영상 평가를 수행하였다. JET 기법을 적용한 그룹에서는 신호 대 노이즈 비, 평균 대 표준편차 비, 움직임 인공물 발생 여부에 대한 영상 평가 값이 통계적으로 유의하게 높게 나타났다(p<0.05). 본 연구를 통해 어깨관절 자기공명영상 검사 시 JET 기법의 도입은 움직임 인공물의 감소뿐만 아니라 신호 대 노이즈 비와 평균 대 표준편차 비가 향상된 영상을 얻을 수 있음을 확인하였다. 이러한 결과는 JET 기법이 어깨관절 영상 취득에 유용하게 활용될 수 있을 것으로 판단되며, 더 나아가 다양한 부위에 적용되는데 있어 서도 기여할 수 있을것으로 예상된다.

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.

인공 고관절 치환술에 사용되는 금속 삽입물은 크기와 성분에 따라 주변 조직과 크고 작은 자화율의 차이를 일으켜 다양한 금속 인공물의 원인이 되며, 영상에 진단적 가치를 떨어뜨린다. 수신대역폭을 높이는 것은 인공물 감소에 효과가 있으나, 높은 수신대역폭은 획득 영상의 신호대잡음비를 감소시키는 단점이 있어 일정 수치 이상으로는 적용 하기에는 어려움이 있다. 딥러닝 알고리즘은 영상의 신호대잡음비를 높이고 전체 영상에서 균일하게 배경 잡음을 제거하는 데 매우 효과적이다. 이에 본 연구에서는 금속 인공물 감소를 위해 기존에 높은 수신대역폭을 이용하는 MARS(metal artifact reduction sequence) 프로토콜과 더욱 높은 수신대역폭을 설정한 프로토콜(Ultra MARS) 을 획득한 후 딥러닝을 이용하여 딥러닝 Ultra MARS로 변환한 후에 금속 인공물의 차이를 비교하였다. 딥러닝 적 용 후 Ultra MARS에서 적용 전 또는 기존의 MARS 기법보다 인공물의 크기가 작게 측정이 되었다. 또한, 인공물의 전체적인 SSIM(structural similarity index measure)에서도 기존의 MARS 기법보다 전체면적이 작게 측정되었 다. 더 나아가 SSIM의 결과 딥러닝 적용 전후의 구조적 유사성 역시 유사하게 나왔다. 딥러닝 알고리즘을 기존에 인공물을 줄이기 위해 사용하는 MARS와 같은 기법에서도 월등하게 높은 수치를 사용하는 강조영상을 획득 가능하 며 영상의 인공물도 줄이며, 영상의 대조도 또한 유지되는 영상을 제공할 수 있을 것으로 사료된다.

압축센스(Compressed SENSE) 기법은 검사 시간을 획기적으로 단축할 수 있으나, 시간 단축을 위한 기법적용 시 가속계수를 증가시키면 인공물의 발생이 영상에서 증가하는 문제점이 있다. 이에 인공물이 발생하지 않으면서 검사 시간을 최대한 단축할 수 있는 최적의 압축센스 가속계수를 제시하고자 하였다. 연구 방법은 인공물이 발생하지 않는 가속계수 1.0을 기준으로 0.5 간격씩 5.0까지 무릎관절 자기공명영상의 팬텀 실험과 임상실험 영상을 획득한 후, 방사선사 10명이 5점 척도로 영상을 평가하여 유의한 차이가 있는지 판단하였다. 연구 결과 T1 강조영상과 T2 강조 영상 모두 팬텀 실험은 가속계수 2.0 이하로 하였을 때 임상실험은 3.0 이하로 하였을 때 기준이 되는 1.0 영상과 차이가 없었다. 결론적으로 무릎관절 자기공명영상 검사 시 인공물이 발생하지 않으며 검사 시간을 최대로 단축할 수 있는 최적의 압축센스 가속계수는 팬텀 실험의 경우 2.0, 임상실험의 경우 3.0이 적정하리라 판단된다.

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.

확산강조 자기공명영상은 초급성기 뇌경색 진단과 뇌종양 진단 및 치료에 매우 유용하지만 뇌줄기 주변에 자화 감수성 인공물이 자주 발생하고 있어 이를 최소화하려는 노력이 필요하다. 확산강조영상은 에코평면영상(echo planar image)을 사용하고 서로 다른 자화 감수성을 가진 구조물들이 인접한 경계면에서 영상의 왜곡을 나타낸다. SENSE(sensitivity encoding) 기법은 자화 감수성 인공물을 감소시킬 수 있다. 본 연구는 뇌 줄기의 해부구조를 모방한 팬텀을 만들어서 확산 강조영상 시 자화 감수성 인공물을 감소시키는 최적의 SENSE 인자(factor)를 알아보았다. 산출된 최적의 SENSE 인자와 현재 임상 값으로 만든 영상을 비교 분석하고, 통계적 유의성을 검증하여 유용성을 알아보았다. 팬텀 실험 결과 SENSE 인자의 크기가 증가할수록 자화 감수성 인공물은 감소하였다. SENSE 인자 2.5, 3.0, 3.5, 4.0을 적용한 영상은 기준 영상 과 같은 크기의 왜곡이 발생하였다. 산출된 SENSE 인자 2.5의 실험군과 1.5을 적용한 대조군 각각 40명의 영상을 비교 분석하였다. SENSE 인자 1.5를 적용한 대조군은 SENSE 인자 2.5를 적용한 실험군에 비해서 자화 감수성 인공물이 더 크게 발생하였고, 통계적으로 유의하게 나타났다. 본 연구를 통해서 뇌 확산강조영상 획득 시 SENSE 인자 2.5를 적용한다 면 진단적으로 더욱 가치가 있는 영상을 얻을 수 있을 것으로 사료된다.

병렬영상기법인 SENSE 기법은 슬관절 자기공명영상의 검사 시간을 획기적으로 단축할 수 있다. 그러나 기법 적용 시 SENSE factor를 증가시키면 영상에 인공물의 발생이 증가하는 문제점이 있어 개선을 위해 본 연구에서는 최소의 시간이 소요되면서 인공물이 발생하지 않는 최적의 SENSE factor를 제시하고자 하였다. 연구 방법은 SENSE factor 1.0을 기준 으로 0.5 간격씩 5.0까지 변화시켜 팬텀 실험과 임상실험을 시행하였다. 3.0T 초전도 자기공명영상장치와 dS Knee 코일 을 사용하여 T1, T2 강조영상을 획득하였으며, 영상의 비교평가는 임상 경력 10년 이상의 방사선사 10명이 5점 척도로 평가한 후, 일원배치 분산분석과 사후분석을 통해 유의한 차이가 있는지 판단하였다. 연구 결과 팬텀 실험은 T1, T2 강조 영상 모두 SENSE factor를 1.5 이하로 하였을 때 기준 영상과 차이가 없었으며, 임상실험은 SENSE factor를 2.0 이하로 하였을 때 기준 영상과 차이가 없었다. 결론적으로 슬관절 자기공명영상 시 검사 시간을 단축하면서 인공물이 발생하지 않는 최적의 SENSE factor는 팬텀 실험의 경우 1.5, 임상실험의 경우 2.0이 적정하리라 사료된다.

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.