본 연구는 K-공간 기반 노이즈 제거 딥러닝(DL)을 이용한 확산강조영상(DWI)의 유용성을 평가하고자 하였다. 연구 를 위해 간세포암으로 확진된 환자 30명을 대상으로 DL 기법 적용 전후의 DWI에 각각 확산경사자계(b-value) 50 과 800을 적용하여 영상화하였다. 획득한 영상에서 간세포암 조직과 정상 간 조직에 관심 영역을 설정하여 b50, b800에서의 신호대잡음비(SNR)와 대조대잡음비(CNR)를 측정하였고 두 명의 관찰자가 각 영상에서 간세포암 조직 을 측정하여 겉보기확산계수(ADC) 값을 계산하였다. 모든 측정값의 평가는 T-검정(T-test)을 사용하여 상관관계 를 평가하였으며 급내상관계수(ICC)를 이용하여 두 관찰자 간 ADC 측정값의 일치도와 신뢰도를 평가하였다. 연구 결과, DL 적용 후 영상에서 SNR과 CNR이 모두 높아졌으며 통계적으로 유의한 것으로(p<0.05) 나타났다. 또한, 간세포암의 ADC 값은 통계적으로 유의하지 않은 것으로(p<0.05) 나타났지만 두 관찰자 간 ADC 측정값의 일치에 대한 신뢰도는 상관계수가 0.75 이상으로 우수하였고, 간세포암의 고유한 성질로 인해 ADC 값의 변화가 적은 점을 고려한다면 충분히 유의한 결과라고 볼 수 있다. 결론적으로 DL DWI은 영상 획득 시간을 단축하면서도 기존 DWI 보다 질적으로 더 나은 영상을 획득했다. 향후 다양한 MRI 검사에 DL이 적용된다면 더욱 유용하게 사용될 것으로 사료 된다.

본 연구는 뇌 DWI에서 딥러닝 적용 시 48채널과 8채널 헤드 코일 간 영상 품질의 차이를 분석하는 것을 목표로 하였다. 3.0T MRI를 사용하여 두 종류의 코일을 비교하였으며, 딥러닝 알고리즘의 효과를 확인하기 위해 SNR(신호 대 잡음비), ADC(겉보기 확산 계수), SSIM(구조적 유사성 지수)을 측정하였습니다. 연구 결과에 따르면, 딥러닝 적용 후 b-value에 따른 두 코일 간의 차이가 나타났다. 특히 b-value 0 및 1000에서는 딥러닝 적용 전후에 두 코일 간 통계적으로 유의미한 차이가 없었지만, b-value 3000에서는 적용 전후 모두에서 유의미한 차이가 있었다. SSIM 분석에서도 딥러닝 적용 전후 차이는 없었으나, b-value에 따른 차이가 측정되었습니다. 이러한 차이는 영상 판독에 영향을 미칠 수 있으며, 이를 개선하기 위해서는 딥러닝 알고리즘이 부위별, 코일별, 펄스 시퀀스별로 최적화 될 필요가 있다. 따라서 본 연구는 향후 딥러닝 기반 MRI 영상의 정확도와 일관성을 높이기 위한 기초 정보를 제공 하며, 임상적 적용에서 부위별, 수신 코일별, 펄스 시퀀스별로 세분된 딥러닝의 최적화가 필요하다.

본 연구에서는 호흡동조화기법의 대안으로 딥러닝 자유호흡기법에서 b-value 별 겉보기확산계수 값을 평가하고 확 산강조영상과 겉보기확산계수 지도의 해부학적 일치성을 분석하여 적절한 여기횟수 값을 알아보고자 하였다. 연구 방법은 2023년 7월부터 2024년 1월까지 간 자기공명영상 검사가 의뢰된 성인 남녀 35명을 대상으로 하였고 사용 장비는 Magnetom Skyra 3.0T(Siemens, Germany)를 이용하였다. 자유호흡기법의 비교를 위해 b-value 50, 400, 800(s/mm2)의 여기횟수를 각각 딥러닝 호흡동조화기법에서 2,3,4으로 딥러닝을 이용하지 않은 일반 자유호 흡기법에서 4,6,8으로 검사하였다. 딥러닝을 추가한 일반 자유호흡기법에서는 1,2,3 여기횟수, 2,3,4 여기횟수, 3,5,6 여기횟수, 4,6,8 여기횟수로 변화하였다. 연구 결과 딥러닝 자유호흡기법에서 간의 좌엽과 우엽, 담낭의 평균 겉보기확산계수 값은 딥러닝 호흡동조화기법과 비교하여 모두 통계적 유의성을 확인하였다. 한편 정성적 평가의 해 부학적 일치성을 분석한 결과 딥러닝 자유호흡기법의 3,5,6 여기횟수와 4,6,8 여기횟수에서 가장 높은 점수를 얻었 으며 검사 시간에서는 딥러닝 호흡동조화기법과 비교하여 약 51%, 40% 감소하였다. 따라서 간 진단에 있어 딥러닝 자유호흡기법에서 b-value 별 적절한 여기횟수 값을 이용한다면 겉보기확산계수 지도의 정확도 유지와 함께 검사 시간을 감소시킬 수 있어 임상적으로 유용한 검사가 될 것으로 사료된다.

본 연구에서는 DWI 적용 시 X축 거리에 따른 신호 손실과 인공물 발생 여부를 SS-EPI 기법과 비교 분석하여, MS-EPI 기법의 특성을 제시하고 임상 적용 관련 기초자료를 제시하고자 하였다. 3.0T 자기공명영상장치와 팬텀을 사용 하여 자기장 중심축과 좌우 끝 지점 ±3cm, 3번씩 움직여 표준 영상인 T2 강조영상과 SS-EPI DWI, MS-EPI DWI(RESOLVE) 축상면 영상을 획득하였다. 각 동일 부위에서의 SS-EPI DWI, MS-EPI DWI 영상을 T2 강조영상과 감산하여 신호 손실 직경을 측정하여 정량적 분석을 하였다. 정성적 평가는 나이퀴스트 허상과 기하학적 왜곡과 신호 손실, 인공물 발생 여부를 방사선사 3명이 비교평가 하였다. 두 기법 모두 오프 센터(off-center)로 이동할수록 신호 손실구간 또는 기하학적 왜곡이 나타나는데, 특히 MS-EPI 기법에서는 좌우 신호 손실 현상이 매우 증가해 –25, +25 cm 구간에서 는 약 50% 길이가 감소하였다. MS-EPI 기법은 근골격계 질환에서 기존에 매우 높은 영상 유용성을 인정받고 있다. 그러 나 k-공간을 분할 하여 채우는 MS-EPI 기법은 오프 센터의 낮은 공간 주파수 획득 시 위상변동 보정이 안 되어 신호 손실구간이 나타나며, 이에 관한 연구는 전혀 없는 실정이다. 이에 따라 본 연구는 기존의 선행 연구에서의 보여주지 못한 임상적 적용 시 MS-EPI 기법의 문제점을 파악하면서 이러한 정보를 공유하고 추가적인 연구에 토대가 될 수 있는 기초를 마련했다는 점에 의의가 있다.

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.

확산강조 영상은 자기공명영상에서 진단에 매우 중요한 역할을 차지하고 있다. 또한, 높은 b-value를 요구하는 검사가 늘어나는 추세로 확산강조 영상을 얻기 위하여 검사 시간이 길어지게 되며 인공물과 전체적인 신호 감소가 동반하게 된다. 본 연구에서는 확산강조 영상에서 확산 방법을 3스캔 추적 확산강조 영상(3-scan trace diffusion weighted image, tDWI) 에서 DTI의 원리를 적용한 대각선 확산강조 영상(diagonal diffusion weighted image, dDWI)로 변경하여 획득 하였을 때, 두 방법 간의 검사 시간의 단축과 영상을 비교 평가하였다. 농도가 0에서 50%까지 10% 간격인 팬텀을 제작하여 제한된 확산(restrict diffusion)을 단발 스핀에코평면영상(single shot spin echo echo planar, SE-EPI) 기법을 사용하여 검사하였다. 확산 방법을 변경하며 tDWI와 dDWI 검사를 진행하였으며, 획득한 영상을 Image J 프로그램을 이용 하여 농도별 동일한 관심 체적을 설정하여 신호를 측정 후 분석방법은 독립 T-test를 이용하고, 통계적 분석은 SAS를 통해 신호 대 잡음 비와 대조도 대 잡음 비를 비교·분석하였다. p-value 0.05를 기준으로 유의성을 검증하였다. b0를 제외한 b100 이상은 전반적으로 신호 대 잡음 비, 대조도 대 잡음 비가 크며, p-value 0.05 이상으로 나타났다. 확산 방법 간 유의하지 않지만, 전반적으로 dDWI이 tDWI에 비해 평균이 높았다. dDWI 방법이 tDWI에 비해 화질의 변화 없이 검사 시간이 18.35% 단축되는 효과가 있으며, 신호 대 잡음 비와 대조도 대 잡음 비가 소폭 향상된 것으로 나타나 다른 부위의 확산강조 영상을 사용하는 검사에 적용 시 유용할 것으로 사료 된다.

목적：본 연구에서는 간세포암 환자들을 대상으로 직접 얻은 2000 s/㎟의 높은 b-value의 확산강조영상(diffusion weighted image, DWI)과 낮은 b-value들을 외삽(外揷, extrapolation) 하여 재구성한 2000 s/㎟의 같은 b-value의 확산강조영상 (computed diffusion weighted image, cDWI)을 비교하여 cDWI의 유용성을 평가해보고자 한다. 대상 및 방법：총 30명의 간세포암(hepatocellular carcinoma, HCC) 환자를 대상으로 실험하였다. b-value 0, 50, 800, 2000 s/㎟을 이용한 DWI를 획득하고, b-value 0, 50, 800 s/㎟의 DWI만을 외삽하여 b-value 2000 s/㎟의 cDWI를 재구성하였다. 직접 얻은 b-value 2000 s/㎟의 DWI와 재구성으로 얻은 b-value 2000 s/㎟의 cDWI의 신호 대 잡음비 (Signal-to-noise ratio, SNR), 대조도 대 잡음비(Contrast-to-noise ratio, CNR)를 정량평가하였다. 또한 자기공명영상(magnetic resonance imaging, MRI) 검사 경력이 서로 다른 방사선사 2 명이 각각 시각적인 영상의 질에 대해 정성평가를 하였다. 정량평가는 대응표본 t-검정을 통해 통계적 유의성을 검정하였다. 정성평가는 대응표본 t-검정과 함께, 각 평가자 간 평가 점수의 일치도 분석을 위해 급내상관계수(Intraclass correlation coefficient, ICC)를 실시하였다. 결과：정량평가 결과는 DWI의 SNR이 각각 간실질에서 40.68±1.94, HCC에서 90.8±6.12, 문맥에서 62.69±5.08이었다. cDWI의 SNR은 각각 간실질에서 38.36±4.55, HCC에서 100.52±9.33, 문맥에서 3.6±0.43이었다. DWI의 CNR은 각각 간실질과 HCC 사이에서 48.31±5.72, 간 실질과 문맥 사이에서 22.01±3.2, HCC와 문맥 사이에서 49.71±5.14이었다. cDWI의 CNR은 각각 간실질과 HCC 사이에서 57.66±6.16, 간 실질과 문맥 사이에서 34.76±4.18, HCC와 문맥 사이에서 96.2±8.87이었다. 정성평가 결과, 방사선사1이 DWI를 1.14±0.36, cDWI을 3.36±0.49로 평가하였다. 방사선 사2는 DWI를 1.18±0.39, cDWI를 3.43±0.5로 평가하였다. 정량평가와 정성평가 모두에서 대응표본 t-검정은 통계적 유의성을 나타냈다(p<0.05). 정성평가에서 급내상관계수는 DWI에서 0.932 (95% CI 0.852-0.968, p=0.000), cDWI에서 0.925 (95% CI 0.838-0.965, p=0.000)으로 매우 높은 일치도를 보였다. 결론：병소 외의 간의 구조물에서는 고식적인 b-value 2000 s/㎟의 DWI의 SNR이 높았다. 하지만 간세포암의 SNR과 모든 경우의 CNR, 시각적 평가는 b-value 2000 s/㎟의 cDWI에서 더 높았다. 특히 혈관 등 구조물들의 경계에서 cDWI의 구별 능력이 뛰어났다. 따라서 2000 s/㎟의 높은 b-value의 cDWI은 기존의 DWI 방식을 대체하여, 간에서 구조물 간에 더 나은 분해능을 제공하고, 검사시간 단축을 실현할 수 있다.

목 적：급성 뇌경색은 초기 진단이 매우 중요하지만, 일반 MRI 기법에서는 이를 발견하는 데 어려움이 있어 보편적으로 확산강조영상(diffusion weighted image; DWI) 기법이 사용되고 있다. 확산강조영상 검사에서는 질환이나 검사 부위에 따라 적절한 b값(b-value)을 적용하는 것이 중요하다. 이 중에서 높은 b-value를 요구하는 검사의 경우에는 정확한 진단을 위해서 추가적으로 낮은 b-value의 DWI 검사를 함께 시행하게 되고, 이로 인해 전체적인 검사시간이 길어지게 된다. 또한, 높은 값의 b-value로 검사를 하면 검사 장비에 따라서 전체적인 영상의 질이 현저히 저하될 수 있다. 이에 본 연구에서는 환자를 통해 획득하는 방식의 high b-value 확산강조영상(acquired DWI; aDWI)이 아닌 후처리 방식을 통해 재구성 한 high b-value 확산강조영상(computed DWI; cDWI)의 유용성에 대해 알아보고자 한다. 대상 및 방법：사용된 장비는 3.0T 초전도 자기공명영상장치(Magnetom Prisma, SIEMENS, Germany)와 64 channel Head & Neck coil을 사용하였다. 검사 방법은 뇌혈관 질환이 의심되어 DWI 검사를 시행한 환자들을 대상으로 한 임상 연구와 자체 제작한 팬텀을 이용한 팬텀 연구를 진행하였으며, 실제 획득한 high b-value aDWI과 후처리 방식을 통해 얻은 high b-value cDWI을 SIEMENS Syngo.via(Ver. VB10B)를 통해 각 부위의 신호를 측정한 후 상대적인 확산율(relative diffusion ratio)을 이용하여 비교 평가하였다. 통계적 분석은 두 변수 간의 Pearson's correlation coefficient을 통해 시행하였다. 결 과：임상 연구에서 aDWI의 b-value 2500 영상을 분석하였을 때, 경색이 의심되며 높은 신호 강도를 보이는 부위의 평균 확산율은 전두엽에서 73.95±4.81, 측두엽에서 75.51±5.19, 두정엽에서 68.74±6.13, 뇌교에서 70.72±5.84, 소뇌에서 62.9±7.12으로 나타났으며, cDWI에서는 전두엽에서 75.52±4.69, 측두엽에서 77.04±4.95, 두정엽에서 71.21±6.31, 뇌교에서 72.21±5.62, 소뇌에서 63.94±6.94으로 나타났다. 팬텀 연구에서는 0%를 기준으로 확산 제한이 일어나는 각 syringe의 평균 확산율을 측정하였을 때, aDWI 10%에서는 31.3±10.12, 20%에서는 52.2±17.37, 30%에서는 58.9±19.86, 40%에서는 65.7±19.86, 50%에서는 69.8±17.40로 측정되었고, cDWI에서는 10%에서 37.3±11.69, 20%에서 55.9±17.51, 30%에서 62.8±16.93, 40%에서 69.2±18.31, 50%에서 71.9±18.94로 측정되었다. Pearson’s 상관관계 분석에서는 두 변수 간에 강한 양의 상관관계를 보였으며 p값 0.05 이하로 통계적 유의함을 증명하였다. 결 론：임상 연구와 팬텀 연구에서 모두 aDWI와 cDWI의 확산율이 검사 간의 강한 양의 상관관계를 보이며, 평균확산율은 cDWI에서 약간 증가하였다. 이 결과는 확산이 잘 되는 조직과 확산 제한이 일어나는 조직 간의 신호 차이(확산율)가 aDWI 과 cDWI에서 유사하게 보인다는 것을 의미한다. 기존 획득 방식의 high b-value 확산강조영상과 비교하였을 때, 검사 후처리 방식으로 획득한 high b-value 영상의 경우 추가적인 검사시간이 필요하지 않으면서도 영상 신호의 저하 없이 만들 어 낼 수 있다. 이러한 강점들을 활용하면 후처리 방식의 확산강조영상 검사가 향후 high b-value를 요구하는 특정 질환 검사에서 환자에게 불편함을 주지 않으면서도 정확한 진단 결과를 도출하는 데 도움이 될 것이라 사료된다.

목 적：확산강조영상의 ADC value는 종양의 악성도가 높을수록 낮은 값을 나타내어 종양의 위치 결정과 감별진 단에 매우 유용하게 이용되고 있다. 그러나 아직까지 근골격 확산강조영상 검사 시 최적의 NEX에 대한 연구가 없어 임상에서는 검사시간이 길어짐에도 불구하고 NEX 6을 주어 검사를 시행하고 있는 실정이 다. 이에 본 연구에서는 NEX의 변화에 따른 ADC value를 비교분석하여 근골격 확산강조검사 시 최적의 NEX를 제시하고자 하였다. 대상 및 방법：연구방법은, 근골격 확산강조검사 시 최적의 NEX를 제시하기 위해 10명을 대상으로 슬관절의 확산강조영상을 획득하여 NEX의 변화에 따른 ADC value를 비교분석하였다. 영상획득은 3.0T 초전도 자기공명영상 장치(Ingenia CX, Philips medical system, Netherlands)와 dS T/R 16채널 Knee 코 일을 사용하여 single-shot EPI 기법을 기반으로 한 확산강조영상을 획득 하였으며, 회득한 영상은 뼈 와 근육으로 나누어 ADC 영상을 생성한 후 ADC value를 측정하여 일원배치분산분석과 사후분석을 통 해 유의한 차이가 있는지 판단하였다. 결 과：연구대상자의 인구사회학적 특성은 남성이 6명, 여성이 9명 이었고 평균연령은 56.42±13.19세(38세 -75세) 였다. 최적의 NEX를 제시하기 위해 NEX의 변화에 따른 ADC value를 측정한 결과 뼈의 경우 1NEX 0.212±0.020, 2NEX 0.151±0.015, 3NEX 0.125±0.017, 4NEX 0.110±0.010, 5NEX 0.102±0.014로 나타났고, 근육의 경우 1NEX 1.494±0.070, 2NEX 1.387±0.052, 3NEX 1.371 ±0.045, 4NEX 1,359±0.055, 5NEX 1.369±0.042로 나타났다. 일원배치분산분석결과 뼈의 경우 F 77.347, 유의확률 0.000, 근육의 경우 F 10.640, 유의확률 0.000으로 나타나 NEX의 변화로 인한 ADC value가 적어도 다른 하나의 값이 존재함을 알 수 있다. 적어도 다른 하나의 값이 무엇인지 알아보 기 위해 사후분석을 시행해본 결과 뼈의 경우 집단 간 차이가 4개로 나타났는데 집단 1의 경우 5NEX와 4NEX, 집단2의 경우 3NEX, 집단3의 경우 2NEX, 집단 4는 1NEX로 나타나 4NEX 부터는 ADC value 에 차이가 없음을 알 수 있으며, 근육의 경우 집단 간 차이가 2개로 나타났는데 집단 1의 경우 5NEX, 4NEX, 3NEX, 2NEX, 집단 2는 1NEX로 나타나 2NEX 부터는 ADC value에 차이가 없음을 알 수 있다. 결 론：근골격 검사 시 환자가 통증을 동반하거나 폐소 공포 또는 소음에 민감한 경우 검사시간이 길어지게 되면 움직임 등 영상의 질에 영향을 줄 수 있다. 특히 NEX는 값이 증가함에 따라 검사시간도 비례하여 증가하 는데 근골격 확산강조영상의 경우 임상에서는 아무런 근거없이 NEX를 6이상 주고 있다. 이에 저자들은 이와 같은 문제점을 인지하여 근골격 확산강조영상 검사 시 최적의 NEX를 제시하고자 하였다. 연구 결 과 뼈의 경우 4NEX, 근육의 경우 2NEX부터는 ADC value에 차이가 없었다. 결론적으로 환자가 통증을 동반하거나 여러 원인에 의해 움직일 가능성이 증가할 경우 본 연구의 결과를 적절히 활용하여 검사를 시행한다면 유용하리라 판단된다.