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.

DWI 검사 시 인체 조직 및 병변에 근접한 공기는 영상왜곡을 가중해 병변 감별에 어려움을 준다. 이에 본 연구는 팬텀을 제작하 여 기하학적 왜곡을 줄여주는 SMS RESOLVE DWI를 통해 공기 자화율에 의한 왜곡 변화를 정량화하였다. 팬텀은 원통형으로 내부에 공기가 존재하도록 설계하였다. 제한된 환경 속에서 다양한 자화율에 의해 왜곡이 영상에 구현되도록 팬텀 내부에는 증류수, 젤라틴 외 혼합 물질과 공기를 구분되게 채웠다. 팬텀의 정렬을 다르게 하여 공기 있는 상태 실험을 진행 후, 공기 대신 혼합액 넣은 상태 실험을 같은 방식으로 진행하였고 혼합액 대신 증류수 넣은 상태 실험을 진행하였다. 3T MRI 장비로 T2WI, C DWI, SMS-RESOLVE DWI를 촬영하였고 파이썬 OpenCV로 이미지 유사도를 측정 후 비교 분석하였다. 실험 결과 공기 있는 상태 SMS-RESOLVE DWI b0에서 SSIM 평균 0.898, MSE 평균 0.068로 영상왜곡이 가장 적었다. SMS-RESOLVE DWI의 공기 자화율 왜곡 변화는 b0 기준 SSIM, MSE 모두 –0.033~0.003 이미지 유사도 차이를 보였다. SMS-RESOLVE DWI b1000은 수치상 이미지 유사도 차이가 크지 않거나 감쇄되는 때도 있어서 향후 SNR 보완에 초점을 둔다면 보다 개선된 영상진단 성능을 제공할 것으로 기대되고 오픈 소스 라이브러리를 통해 오차를 최소화한 이미지 처리와 유사도를 분석하는 새로운 시도는 앞으로의 연구 방향에 새 모델을 제시한다.

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.

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 : 고자장 MRI가 보급화 되면서 자장의 불균일(field inhomogeneity)에 대한 문제점이 제기되고 있는 가운데, Echo Planner Image(EPI) 기법을 이용한 영상에서 균일화 과정을 통해 영상을 개선할 수 있는 연구의 필요성이 대두되고 있다. 특히, EPI기법을 이용한 뇌 확산강조 영상 검사시, prefrontal lobe과 temporal lobe의 경우 공기와 조직 간의 경계에 있는 부위로, 자화율 차이에 따라 왜곡된 영상이 획득된다. 이러한 문제점을 해결하고 보완하기 위하여 본 연구에서는 정상인을 대상으로 T2WI와 DWI를 이용하여 파라핀 적용 전·후에 따른 자장의 불균일 보정과 영상 개선 효과를 평가하고자 하였다. 대상 및 방법 : 본 연구는 2015년 9월부터 10월까지 참여한 정상인 10명(평균 29.6±3.84세)을 대상으로 하였다. 3.0T MR system(Discovery 750 scanner, GE Medical System, USA)와 16-channel head 코일을 이용하여 T2 강조영상(T2WI)과 확산강조영상(DWI)을 먼저 획득하였다. T2WI는 DWI와 비교하기 위한 기준 영상으로 사용되었다. 그런 다음 공기와 조직 간의 경계에 위치하는 전두엽과 측두엽에서 자화율 차이에 따른 자장의 불균일을 보정하기 위하여 인체 조직밀도와 유사한 파라핀을 head 코일과 검사자 머리에 부착하여 DWI를 얻었다. T2WI는 TR/TE= 6594/96msec를 사용하여 축상면 방향으로 영상을 획득하였다. 이때 사용된 FOV는 230×230, matrix 320×320, 2 NEX, ST 4mm로 하였고, 총 영상획득 시간은 165초였다. DWI의 영상변수로는 b-value= 1000, 0s/mm², TR/TE= 8000/62msec, FOV= 230×230, matrix= 160×160, 4 NEX, ST= 4mm로 하였으며, 이때 총 영상획득 시간은 101초였다. Image J를 이용하여 T2 강조영상(T2WI)과 확산강조영상(DWI)의 면적을 측정하였으며, prefrontal lobe 주변의 background 표준편차와 백질의 신호강도를 비교하여 SNR을 분석하였다. 결 과 : 기준 영상인 T2WI, 파라핀 적용 전 DWI(b-value 1000), 그리고 파라핀 적용 후 DWI(b-value 1000)의 평균 면적은 각각 39,843.20±1608, 35,346.70±1978 그리고 37,862.60±1852 이었다. 파라핀 적용 전 DWI(b-value 0)와 파라핀 적용 후 DWI(b-value 0)의 평균 면적은 각각 35,541.60±1981, 38,061.60±1853 이었다. T2WI와 비교하여 개인별 면적의 오차는 적용 전보다 모두 감소하였으며, 파라핀 적용 전·후 DWI SNR 평균은 b-value 1000 45.69±21.96에서 80.42±39.31 bvalue 0 89.85±45.72에서 149.90±73.41 이었다. 파라핀 적용 후 DWI의 SNR이 파라핀 적용 전에 비해 약 1.6배에서 최대 1.8배 정도 증가하였다. 결 론 : 파라핀을 적용한 확산강조영상(DWI)은 적용 전에 비해 SNR이 증가하였으며 신호소실과 왜곡이 감소되었다. 이로 인해 T2WI 비교하여 면적의 오차가 상당히 감소함을 확인하였다. 자체 제작한 보정 물질(파라핀)은 불균일한 자장 요소를 일정 이상 보완할 수 있으며, 저비용과 더불어 높은 기술력이 필요하지 않으므로 고 효율적으로 영상 신호소실과 왜곡을 개선하여 영상의 질을 향상 시킬 수 있으리라 사료된다.

본 연구는 MRI를 이용한 기능검사 시 rectangular FOV를 적용하더라도 기능을 정량화한 대표 값은 차이가 없다는 것을 증명함으로써, FOV 불일치로 인해 발생되는 문제점을 개선하고자 하였다. 연구방법은 대표적인 기능 검사로 뇌졸증의 진단에 널리 사용되고 있는 확산강조영상 검사를 이용하여, 주파수부호화 방향의 FOV 변화에 따른 ADC 값의 변화 여부를 비교평가 하였다. 연구결과, 주파수부호화 방향의 FOV가 변화함에 따라 ADC값은 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았으며, 사후분석 결과도 유의수준 0.05에 대한 부집단이 모두 1개 밖에 존재하지 않아 FOV 변화에 따른 ADC 값의 차이가 없음을 알 수 있었다. 결론적으로 MRI를 이용한 기능 영상에서 rectangular FOV를 적용하더라도 기능을 정량화한 대표 값에는 차이가 없으므로, FOV 불일치로 인해 수반되는 공간왜곡이나 mismatching의 문제점을 개선할 수 있다.

뇌척수액을 생산하고 있는 choroid plexuse를 확산강조영상 검사기법에 따라 신호강도를 분석하여 임상적인 유용성을 알아보고자 하였다. T2*-DW-EPI 기법을 적용하여 choroid plexus가 고 신호 강도를 보이는 대상자를 추가적으로FLAIR-DW-EPI 기법을 적용하여 영상을 얻었다. 두 기법으로 얻은 확산강조영상을 가지고 choroid plexus의 신호강도와 확산계수를 구하여 비교하였다. 그 결과 FLAIR-DW-EPI 기법에서는 choroid plexus의 신호가 뇌 실질과 같거나 저 신호로 나타나 두 기법간의 신호강도의 차이가 있음을 확인하였다. 이는 T2*-DW-EPI 확산강조영상에서choroid plexus가 고 신호를 보인 환자의 경우 FLAIR-DW-EPI 기법을 추가로 검사하여 정보를 제공함으로서choroid plexus의 질병 유무를 진단하는데 도움이 될 것으로 생각한다.

유방암중 관상피 내암으로 진단 받은 환자를 대상으로 확산강조 영상을 정량적으로 비교 분석하여 확산강조영상의 효과와 유용성을 고찰 해보고자 한다. 조직학적으로 관상피 내암으로 진단 받은 환자 20명을 대상으로 3.0T MR scanner를 이용하여 확산강조영상과 ADC map 영상을 획득하였다. 정량적 분석 결과 병변 부위와 정상부위의 신호대 잡음비와 대조도대 잡음비는 병변 조직에서 높은 신호대 잡음비와 대조도대 잡음비를 보였으며 병변 부위와 정상부위 의 현성확산계수는 병변 조직에서 낮은 현성확산계수를 보였다.

0.32 T 자기공명영상시스템에서 선주사영상기법(line scan imaging)을 이용한 확산강조영상(diffusion weighted imaging; DWI) 펄스열(pulse sequence)을 개발하였다. 선주사영상은 단면선택 경사자장과 함께 90 도 펄스를 가하여 단면을 선택한 후 y 방향으로 경사자장을 가한 후 180도 라디오파 펄스를 가하여 단면영상 의 y-방향 픽셀크기와 같은 너비의 x축에 평행한 띠를 따라 에코가 발생하게 한 뒤 x-방향으로 주파수부호화 해서 1차원 k-공간 데이터를 획득하며 이를 1차원 푸리에변환하여 영상을 재구성하였다. 또한 선주사확산강 조영상(line scan diffusion weighted image)을 위해서 한 쌍의 사다리꼴모양의 경사자장을 선주사영상기법의 180도 펄스 전후에 대칭으로 배치하였으며 사용된 확산경사자장기울기의 최대값은 G = 15 mT/m 이었고 최 대 b 값은 301.50 s/mm2이었다. 본 연구에서 개발된 선주사확산강조펄스열을 이용하여 0.32 T 자기공명영상 장비에서 트리아실글리세롤 팬텀(triacylglycerol, TAG) 및 염화나트륨 수용액 (NaCl = 0.1w/v%) 팬텀 영상 을 획득하였다. 또한 1.5 T 자기공명영상시스템에서 단일여기에코평면영상화(single shot echo planar imaging)로 동일한 팬텀의 확산강조영상을 구하였다. 선주사확산강조영상은 가장 널리 이용되고 있는 에코평 면영상을 이용한 확산강조영상과 비교하여 자화율차이에 의한 영상왜곡이나 화학이동에 의한 허상들이 없음을 확인하였다. 특히 선주사확산강조영상에서 측정한 염화나트륨 수용액 팬텀의 확산계수(963.90 ± 79.83 × 10-6 mm2 /s)는 1.5 T에서 계산된 확산계수(956.77 ± 4.12 × 10-6 mm2 /s)와 오차범위 내에서 일치하였다.