목 적：본 연구에서는 임상에서 많이 사용되는 뇌의 피질척수로(corticospinal tract)를 기존의 확산텐서영상(diffusion tensor imaging: DTI)과 Multiband SENSE(MB SENSE)를 적용한 DTI 영상을 비교하여 임상적 유용성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법：건강한 성인지원자 7명(남성:6명, 여성:1명, 평균나이: 33)을 대상으로 conventional-DTI와 MB SENSE DTI(MB factor 2, 3) 두 가지 방식으로 영상을 획득하였다. 뇌교(pons)의 추체로(pyramidal tract)와 내포외각(posterior limb of internal capsule) 부위에 관심영역을 설정 후 두개의 관심영역을 통과하는 피질척수로(corticospinal tract)의 트래킹을 시행하였다. 정량적 분석을 위해 관심영역에서 비등방성(Fractional anisotropy: FA )값, 겉보기 확산계수 (Apparent diffusion coefficient: ADC)값, 트래킹 된 백질섬유(fiber)의 길이 및 백질섬유의 수를 두 명의 방사선사가 반복 측정하여 비교하였다. 정성적 분석방법으로 추체로와 세포내각의 명확도, 트래킹된 백질섬유에 대해 MR 임상경력 5년 차 이상 5명이 4등급으로 불량(poor, 1), 보통(fair, 2), 양호(good, 3), 우수(excellent, 4) 나누어 점수를 평균하여 비교하 였다. 결 과：뇌교의 추체로의 FA값은 conventional DTI에서 0.508±0.165, MBf2는 0.486±0.140, MBf3는 0.433±0.150 로 나타났으며 ADC값은 conventional DTI, MBf2, MBf3에서 각각 0.783±0.194, 0.825±0.197, 1.022±0.228로 측정 되었다. 내포외각의 FA값은 conventional DTI에서 0.521±0.185, MBf2 0.538±0.175, MBf3 0.506±0.161로 ADC값 은 conventional DTI, MBf2, MBf3에서 각각 0.719±0.119, 0.730±0.105, 0.865±0.172로 측정되었다. 피질척수로에 서 측정된 백질섬유의 평균 길이(mm)는 conventional DTI, MBf2, MBf3에서 각각 124.486±18.523, 115.493±19.568, 100.224±18.368, 트래킹 된 백질섬유의 수는 1294.3, 1090.6, 123.3 측정되었다. 정성적 평가에서는 추체로의 명확도는 conventional(3.86±0.14), MBf2(3.83±0.06), MBf3(2.71±0.49), 내포외각의 명확도는 conventional(3.94±0.09), MBf2(3.91±0.09), MBf3(3.4±0.01)로 나타났다. 트래킹된 백질섬유의 수에서는 conventional(3.94±0.09), MBf2(3.91±0.1), MBf3(2.54±0.26)로 육안으로 백질섬유의 수를 보았을 때는 conventional과 MBf2 영상은 큰 차이가 없었다. 결 론：MB SENSE를 사용한 확산영상의 가장 큰 장점은 영상의 획득시간이 MBf2를 사용 시 기존에 비해 약 40% 가까이 단축된다는 것이다. 영상의 정량적, 정성적 평가에서도 기존의 DTI와 MBf2 적용한 DTI의 차이가 크게 나지 않은 위의 결과로 보아 움직임이 심한 환자나 긴 검사시간에 불편함을 느끼는 환자에게 MBf2를 적용한 확산강조영상은 많은 도움이 될 것으로 생각된다.

목 적：본 연구에서는 임상에서 많이 사용되는 뇌의 피질척수로(corticospinal tract) 영상을 기존의 확산텐서 영상(diffusion tensor imaging: DTI)과 복수의 슬라이스(multi-slice)를 동시에 여기(excitation) 및 획득하는 기법인Multiband SENSE를 사용한 DTI를 획득한 후 비교하여 임상적 유용성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법：건강한 성인지원자 7명(남성:6명, 여성:1명, 평균나이: 33)을 대상으로 conventional-DTI와 MB SENSE DTI(MB factor 2, 3) 두 가지 방식으로 영상을 획득하였다. 뇌교(pons)의 추체로 (pyramidal tract)와 내포외각(posterior limb of internal capsule) 부위에 관심영역을 설정 후 두개의 관심영역을 통과하는 피질척수로(corticospinal tract)의 트래킹을 시행하였다. 정량적 분석을 위해 관심 영역에서 비등방성(Fractional anisotropy:FA)값, 겉보기 확산계수(Apparent diffusion coefficient: ADC)값, 트래킹 된 백질섬유(fiber)의 길이 및 백질섬유의 수를 두명의 방사선사가 반복 측정하여 비교 하였다. 정성적 분석방법으로 추체로와 세포내각의 명확도, 트래킹된 백질섬유에 대해 MR 임상경력 5년 차 이상 5명이 4등급으로 불량(poor, 1), 보통(fair, 2), 양호(good, 3), 우수(excellent, 4) 나누어 점수 를 평균하여 비교하였다. 결 과：뇌교의 추체로의 FA값은 conventional DTI에서 0.508±0.165, MBf2는 0.486±0.140, MBf3는 0.433±0.150 로 나타났으며 ADC값은 conventional DTI, MBf2, MBf3에서 각각 0.783±0.194, 0.825±0.197, 1.022±0.228로 측정되었다. 내포외각의 FA값은 conventional DTI에서 0.521±0.185, MBf2 0.538±0.175, MBf3 0.506±0.161로 ADC값은 conventional DTI, MBf2, MBf3에서 각각 0.719±0.119, 0.730±0.105, 0.865±0.172로 측정되었다. conventional DTI와 MBf2에서 FA, ADC 평균값은 큰 차이가 없었다. 피질척수로에서 측정된 백질섬유의 평균 길이(mm)는 conventional DTI, MBf2, MBf3에서 각각 124.486±18.523, 115.493±19.568, 100.224±18.368, 트래킹 된 백질섬유의 수는 1294.3, 1090.6, 123.3 측정되어 MBf가 증가할수록 백질섬유의 길이와 수가 줄어들었다. MBf3에서는 백질섬유의 수가 급격히 줄어들었다. 정성적 평가에서는 추체로의 명확도는 conventional(3.86±0.14), MBf2(3.83±0.06), MBf3(2.71±0.49)로 MBf2는 기존 영상과 비슷하였으나 MBf3는현저하게 낮게 나타 났다. 내포외각의 명확도는 conventional(3.94±0.09), MBf2(3.91±0.09), MBf3(3.4±0.01)로 나타났 다. 트래킹된 백질섬유의 수에서는 conventional(3.94±0.09), MBf2(3.91±0.1), MBf3(2.54±0.26)로 육안으로 백질섬유의 수를 보았을 때는 conventional과 MBf2 영상은 큰 차이가 없었다. 결 론 : MB SENSE는 sing shot EPI 시퀀스에서 다중볼륨(multiple volume)을 동시에 여기 및 획득을 가능하 게 하는 방법이다. MB SENSE를 사용한 확산영상의 가장 큰 장점은 영상의 획득시간이 MBf2를 사용시 기존에 비해 약 40% 가까이 단축된다는 것이다. 영상의 정량적, 정성적 평가에서도 기존의 DTI와 MBf2 적용한 DTI의 차이가 크게 나지 않은 위의 결과로 보아 움직임이 심한 환자나 긴 검사시간에 불편함을 느끼는 환자에게 MBf2를 적용한 확산강조영상은 많은 도움이 될 것으로 생각된다.

Pulpose : Although diffusion tensor imaging (DTI) has been widely used for the quantitative analyses of the integrity of white matter in the brain in clinical and research fields, quality assurance (QA) for DTI has not been fully established. The purpose of this study suggests a QA guideline for DTI using the American College of Radiology (ACR) Magnetic resonance imaging (MRI) head phantom. Materials and Methods : All experiments were performed using 1.5T and 3.0T scanners (InteraAchiva 1.5T and AchivaTx 3.0T; Philips Medical Systems, Netherlands) equipped with an 8-channel SENSE head coil. The standard axial SE T1-weighted MR images with 6, 15 and 32 directions of DTI were obtained using the standard scanning protocol “Phantom Test Guidance for the ACR MRI Accreditation Program” . Slice thickness and slice gap were set at 5 mm for standard axial SE T1 images and echo planar images, and then both images were compared. Reproducibility was tested with 7 repeat scans in 1.5T scanner and 10 repeat scans in 3.0T scanner. Between the scanning, the ACR MRI phantom was completely removed from coil and was repositioned for each new trial. Parameters for the QA protocol are shown in Table 1. The ACR MRI phantom was stored in the scanner room for at least 24 hours before an experiment, and the room temperature was measured before scanning for DTI. Results : There were statistically significant differences in the geometric accuracy between the 1.5T and 3.0T two scanners across all scan directions. The top-to-bottom diameters had a 11.3 mm error in 1.5T scanner and a 7.2 mm error in 3.0T scanner. Image intensity uniformity tests were significant in 6, 15, and 32 directions at 1.5T and 3.0T comparative analysis (p < 0.001). Additionally, percent signal-ghosting tests were significant in all directions, such as 6, 15 and 32 directions, in both 1.5T and 3.0T scanners (p < 0.001). The DTI images from 1.5T scanner had a ghosting ratio less than 0.025 at 1.5T scanner while 3.0T scanner had a ghosting ratio greater than 0.045. The low-contrast object detectability had a significant differences in 6, 15, 32 directions at 1.5T and 3.0T systems (p < 0.001). The DTI images from 1.5T system showed 2.85 spokes in 6 directions, 14.00 spokes in 15 directions, and 26.14 spokes in 32 directions. The DTI images from 3.0T system had 7.80 spokes in 6 directions, 32.20 spokes in 15 directions, and 37.30 spokes in 32 directions. Image distortion was significant in the anteriorposterior (AP) direction (p <0.001), but was not significant in right-left (RL) direction (p = 0.359). Image distortions in 1.5T scanner were 6.93 mm for the AP direction and 0.26 mm for the RL direction while the same for 3.0T system were 8.55 mm for the AP direction and 0.28 mm for the RL direction. For the FA and the ADC values, we acquired significant results in 6, 15, and 32 directions for 1.5T and 3.0T scanners (p < 0.001). The FA values were relatively lower for 3.0T system than for 1.5T system, and 32 directions for 3.0T scanner had the lowest value. The ADC values of 3.0T system were lower than those of 1.5T system, and 15 and 32 directions had the lowest values. Conclusion : This study is the first trial using the ACR MRI phantom that is easily accessible in most clinical MR centers. Also, the present study using the ACR MRI phantom suggests a QA method for DTI with high reproducibility and easy accessibility.

목 적 : 의료영상평가의 특성상 전문가의 정성적인 평가에 의존함에 따른 비용과 시간의 제약에 대한 문제점을 해소하고자 본 연구에서는 MR 확산 텐서 영상에 Compressed sensing 기법을 적용하여 복원한 영상과 원본 영상과의 정확도를 정량적으로 평가하기 위하여 fiber tract을 수치적으로 나타낼 수 있는 변수들의 상관관계를 분석하여 정량적 평가 방법의 기준을 제시하고자 한다. 대상 및 방법 : 2014년 3월부터 5월까지 본원에 내원한 환자 중 평균 나이 53.8 ± 15세(남성 3명, 여성 2명)의 뇌 질환이 의심되는 환자들에 대해 3.0T MRI(Archiva, Philips medical system, Netherlands)를 사용하여 뇌 MR 확산 텐서 영상을 얻었다. 획득한 원본 확산 텐서 영상들은 Compressed Sensing기법을 이용하여 under-sampling 후 영상복원의 정도(reduction factor)를 달리하여 재구성하였다. 각 신경 섬유 다발 영상들의 Fiber statics를 분석하여 신경 섬유의 총 개수, 한 단위 복셀 당 신경 섬유의 개수, 확산 텐서 영상에서 비등방성을 나타내는 고유의 값인 FA, RA, VR값과 평균 확산 계수(Mean Diffusivity), Radial Diffusivity, Eigen Value, Tensor Trace로 총 9개의 변수 값을 구하였다. 정성적 분석은 영상의학과 판독의 1명, 5년 이상 MRI 근무 경력이 있는 방사선사 4명에게 원본 영상과 비교하여 보았을 때 복원 영상이 진단적 가치가 있는지를 매우 양호하지 않다(1), 양호하지 않다(2), 보통(3), 양호하다(4), 매우 양호하다(5)의 항목으로 나누어 각각의 영상에 대하여 설문 조사를 하였다. 정성적 분석 결과와 변수들의 값을 회귀 분석을 통해 상관관계를 분석하여 식을 도출하였다. 결 과 : 25개의 training/test dataset에 대한 각 변수에 대한 가중치들을 회기 분석하여 구한 값을 통해 구한 test dataset의 정량적 분석과 전문가 집단의 정성적 분석과의 오차는 평균 19%를 보였으며 이 가중치 값들을 바탕으로 뇌 MR 확산 텐서 영상의 고속화에 다른 정확도를 정량적으로 평가하기 위한 방법의 식을 얻을 수 있었으며 평균 11%의 오차율을 보였다. 또한 sample data 수를 증가하여 결과를 예측해 보기 위하여 붓스트랩을 적용하여 15개의 복원된 뇌신경 섬유 영상의 원본과의 차이를 나타낸 변수 값들의 데이터를 training set으로 정하여 410개의 sample data를 바탕으로 구해진 가중치들의 값을 통해 얻은 식은 평균 7%의 오차율을 보였다. 결 론 : 전문가들의 정성적 평가에서 5명 모두 동일한 의견을 나타냈을 때는 8%에 지나지 않았으며 각 영상의 정성적 평가 평균값과 다른 의견을 보인 전문가들의 오차율은 평균 36%였다. 따라서 본 연구의 11%와 7% 오차율은 전문가들 중에서 이견을 보일 수 있는 오차율 보다 작아 허용 가능한 범위에 있는 것으로 보이며 이 두 식은 정확도를 평가하는 데 있어 정성적 평가방법을 충분히 대체할 수 있을 것으로 보인다. 하지만 정량적 평가의 정확도를 좀 더 높이기 위해서는 오차를 줄이기 위해 더 많은 training/test dataset의 실험을 추가하여 개선해 나아가면 될 것으로 보인다.

The spinal cord is highly complex, consisting of a specialized neural network that comprised both neuronal and non-neuronal cells. Any kind of injury and/or insult to the spinal cord leads to a series of damaging events resulting in motor and/or sensory deficits below the level of injury. As a result, muscle paralysis (or paresis) leading to muscle atrophy or shrinking of the muscle along with changes in muscle fiber type, and contractile properties have been observed. Traditionally, histology had been used as a gold standard to characterize spinal cord injury (SCI)-induced adaptation in spinal cord and skeletal muscle. However, histology measurements is invasive and cannot be used for longitudinal analysis. Therefore, the use of conventional magnetic resonance imaging (MRI) is promoted to be used as an alternative non-invasive method, which allows the repeated measurements over time and secures the safety against radiation by using radiofrequency pulse. Currently, many of pathological changes and adaptations occurring after SCI can be measured by MRI methods, specifically 3-dimensional MRI with the advanced diffusion tensor imaging technique. Both techniques have shown to be sensitive in measuring morphological and structural changes in skeletal muscle and the spinal cord.

유방암을 진단받고 수술 전 확산텐서영상에서 도출된 정량적 확산 지표인 비등방성 확산의 크기(FA)와 현성 확산계수(ADC) 값을 비교하고, 상관관계를 분석하여 보기로 하였다. 확산 그레디언트는 20방향(b-value, 0 및 1,000s/mm2)을 사용하여 정량적 확산 지표를 도출하였다. 정량적 분석은 피어슨의 상관분석, 정성적 분석은 급내 상관계수를 적용하여 분석하였다. 연구 결과는 FAmin, FAmean, FAmax 평균값은 0.098 ± 0.065, 0.302 ± 0.142, 0.634 ± 0.236이고 ADCmin, ADCmean, ADCmax은 0.741 ± 0.403, 1.095 ± 0.394, 1.530 ± 0.447로 나타났다(p > 0.05). 병변 평가에서 Category 6이면서 시간대 신호 강도 그래프가 유실형(Pattern Ⅲ)의 경우는 FAmin, FAmean, FAmax 평균값은 0.132 ± 0.050, 0.418 ± 0.094, 0.770 ± 0.164이고 ADCmin, ADCmean, ADCmax는 0.753 ± 0.189, 1.120 ± 0.236, 1.615 ± 0.372로 나타났다. 정량적 분석 결과 ADCmean – FAmean, ADCmaximal – FAmax 는 음의 상관관계가 나타났다(p = 0.001, 0.003). 정성적 분석 결과 내부 평가자의 경우 ADC 0.628(p = 0.001), FA 0.620(p = 0.001)이고, 외부 평가자의 경우 ADC 0.677(p = 0.001), FA 0.695(p = 0.001)로 나타났다. 결론적으로 형태학적 조직 검사를 바탕으로 동적 조영 검사에서 시간대 신호 강도 그래프는 유실(pattern Ⅲ: wash out) 형태이며, ADCmean 1.120 ± 0.236, FAmean값이 0.032 ± 0.142로 피어슨 상관분석의 결과 음의 상관관계(Y=1.44-1.12X)로 나타났다. 따라서, 시간대 신호강도 그래프의 형태와 ADC와 FA의 상호관계를 파악한다면 유방암에서 악성 질환을 구분하는 기준이 되리라 생각된다.

3.0 T 자기공명영상기기에서 확산텐서영상을 이용하여 청소년을 대상으로 정상인과 인터넷 중독자의 뇌 량과 내섬유막 구조의 변화에 대하여 정량적으로 알아보고자 하였다. 10명의 인터넷 중독자와 정상인 12명 을 대상으로 검사를 하였고, 정량적 분석을 위하여 뇌량의 5부위와 내섬유막의 2부위를 View Forum 프로 그램을 이용하여 두 그룹에 대한 신경섬유의 손상 정도를 FA, ADC(10-3 mm 2/s), Length(mm)값으로 측정하 였다. 그룹 간 통계적 유의성은 Independent t-test와 pearson 상관관계로 하였다(p<0.05). 정상인과 인터넷 중 독자에 관하여 신경섬유 손상정도는 7부위에 대하여 FA, ADC(10-3 mm2/s), Length(mm)값에 대하여 의미 있 는 차이를 보였다(p<0.05). 또한 두 그룹에서 IAD scale 과 뇌량의 FA값은 음의 적으로 강하게 상관관계가 있었다(p<0.000). 결론적으로, 확산텐서영상은 FA, ADC(10-3 mm2/s), Length(mm)값에 대하여 유의성 있는 차 이를 보여고, 이 결과는 뇌 백질에 대한 손상정도에 관하여 정량적으로 임상적 정보를 제공하였다.

본 연구는 자기공명 확산텐서영상(DTI)을 이용하여 연령대에 따른 정상 뇌량의 신경섬유로 영상을 정량적으로 분 석하여 유용성을 평가하고자 하였다. 뇌질환이나 다른 질병이 없는 건강한 지원자 60명을 대상으로 시행하였다. 검사 방법은 TR: 6650 ms, TE: 66 ms, FA: 90°, NEX: 2, thickness: 2 mm, no gap, FOV: 220 mm, b-value: 800 s/mm², sense factor: 2, acquisition matrix size: 2×2×2 mm3로 하였고, 검사시간은 3분 46초이었다. 평가방법은 영상범위를 두 개저부에서 두정부까지 포함하여 color-cored FA map을 만든 후 뇌량의 슬부, 전체부, 후체부, 이행부, 그리고 팽대부 등 5개의 부위에 관심영역을 설정하고 각각 트래킹을 하여 신경섬유로의 길이를 정량적으로 측정하였다. 측정 결과 뇌 량의 슬부에 대한 신경섬유로 길이는 20대: 61.8±6.8, 30대: 63.9±3.8, 40대: 65.5±6.4, 50대: 57.8±6.0, 60대: 58.9±4.5, 70대 이상: 54.1±8.1 mm, 전체부에서는 20대: 54.8±8.8, 30대: 58.5±7.9, 40대: 54.8±7.8, 50대: 56.1±10.2, 60대: 48.5±6.2, 70대 이상: 48.6±8.3 mm, 후체부에서는 20대: 72.7±9.1, 30대: 61.6±9.1, 40대: 60.9±10.5, 50대: 61.4±11.7, 60대: 54.9±10.0, 70대 이상: 53.1±10.5 mm, 이행부에서는 20대: 71.5± 17.4, 30대: 74.1±14.9, 40대: 73.6±14.2, 50대: 66.3±12.9, 60대: 56.5±11.2, 70대 이상: 56.8±11.3 mm, 그리고 팽대부에서는 20대: 82.6±6.8, 30대: 86.9±6.4, 40대: 83.1±7.1, 50대: 81.5±7.4, 60대: 78.6±6.0, 70대 이상: 80.55±8.6 mm 이었다. 정상 뇌량에 대한 신경섬유로의 길이는 슬부(P=0.001)와 후체부(P=0.009), 그리고 이행부(P=0.012)에서 통계적으로 유의한 차이가 있었으며, 연령대로는 30대와 40대까지 증가하다가 연령대가 높아질수록 감소하는 경향을 보였다. 이는 뇌의 신경세포들이 중년의 나이에서 활발히 발달하고 있음을 신경 섬유로 영상을 통해 확인할 수 있었다.

확산 텐서 영상을 이용하여 뇌경색 환자의 손상된 백질 섬유를 시각화할 수 있게 되었다. 본 연구의 목적은 뇌경색 환자에서 NIHSS와 분할 비등방도의 상관을 평가하고자 하였다. MR 확산영상에서 뇌경색이 확인된 16명(남:11, 여:5, 평균연령 61세) 환자를 대상으로 24방향 DTI를 시행하였다. 뇌경색 발발 후 2주 이내에 증상이 개선된 환자 9명과 증 세가 악화된 환자 7명으로 구분하였다. FA값의 정량측정을 위해 병소와 병소 반대측이 통계적으로 유의한 차이가 있 음을 확인하였다. 확산강조영상에서는 병소가 고신호로 보였으나, FA값은 정상측 보다 낮게 측정되었다. NIHSS상의 임상증상이 개선된 환자들의 FA값은 0.41, 반대측 정상부는 0.49로 병소측이 15%정도 낮게 측정되었다. 그러나 NIHSS상 증상이 악화된 환자들의 경우 병소측 FA값이 0.28, 반대측 정상부는 0.56으로 큰 차이를 보였다. 결론적으 로 DTI에서의 FA값은 뇌경색 환자의 예후를 평가하는데 매우 유용한 지표로 이용될 수 있을 것이다.