목적: 고자장 자기공명영상 시스템 등으로 신호대잡음비가 향상됨에 따라 데이터 측정에서 analog-to-digital converter (ADC)의 quantization noise 가 중요한 시스템 사양으로 부각되고 있다. 특히 자기공명영상은 공간주파수 영역에서 데이터를 측정하기 때문에 dc와 ac간의 신호 차이가 매우 크며, 이러한 dynmic range는 3-D 영상에서 더욱 커진다. 본 연구에서는 다양한 자기총명 영상기법 및 실험 파라미터에 따른 신호의 dynamic range와 ADC의 bit 수에 따른 quantization noise를 살펴봄으로써, 주어진 시스템에 적합한 ADC의 bit 수를 분석하고자 한다. 대상 및 방법: 펄스 시퀀스의 종류, 파라미터, 2D/3D 등에 따른 각 신호의 크기를 수학적으로 모델링하여 신호의 크기를 예측하였다. 또한 whole body MRI 시스템에서 실험을 통하여 신호의 크기를 비교하였다. ADC의 quantization noise를 실험과 시뮬레이션을 통하여 살펴보았다. 시뮬레이션은 test 영상을 Inverse FFT 하여 spatial frequency domain data를 만든 후, 다양한 bit 수의 ADC로 quantization을 한 후 다시 영상을 재구성하였다. 재구성된 영상과 원영상 간의 error가 quantization noise가 된다. 또한 이러한 error가 주파수 영역에서의 error 값과 일치하는지를 확인하였다.
허파에 대한 수소 자기공명영상은 현재까지 거의 불가능한 것으로 알려져 있다. 허파의 조직과 비어있는 공간 사이의 심한 자화율(susceptibility) 차이로 인해서 영상왜곡 현상이 유발되어 그릇된 영상정보를 만들기 때문이다. 본 강좌에서는 이러한 문제를 해결할 수 있는 레이저 광펌핑 방법으로 초편극화된 비활성기체를 이용한 자기공명연구를 소개한다. 일반적인 자기공명 신호와 쳐편극화된 비활성기체를 이용한 자기공명 연구를 소개한다. 일반적인 자기공명 신호와 초편극화 기체를 이용한 신호의 차이와 물리적인 원리를 고찰할 것이다 . 비활성기체가 초편극화 되었을 때, 일반적인 자기공명의 경우에 (자기장: 1 Tesla, 온도는 $30^{\circ}C$의 열평형상태) 비해서 약 $10^{5}$ 정도의 magnetizaion 향상을 기대할 수 있으며, 기체상태라는 점이 감안된다 해도 의미 있는 자기공명신호를 획득할 수 있다. 비활성기체를 초편exchange 방법을 통하여 간접적으로 가스를 편극화 시키는 두 가지 방법이 있다. 이들의 기본적인 원리와 두 방법의 장단점 등을 알아 볼 것이다. 더불어, 초편극화 정도가 외부자기장의 세기 차이에 의한 영향을 받지 않는 다는 특성을 이용하는 경우, 비용을 최소화 하면서 고해상도의 영상을 얻을 수 있으며, 이동성이 용이한 낮은 자기고명진단기가 가능한데 이에 대한 소개를 할 것이다. 그리고, 초편극화가스를 이용한 자기공명영상 연구의 현재 동향 및 미래에 대해서 논의한다.
최근 압축감도 부호화라는 새로운 기술의 개발로 인하여 기존보다 더 빠른 검사시간에 자기공명영상 검사가 가능하게 되었다. 감도 부호화를 이용한 터보 스핀 에코 확산강조 자기공명영상과 비교하였을 때, 압축감도 부호화를 사용한 확산강조영상에서 영상평가와 자기공명 신호 분석을 통해 적절한 영상품질을 유지하면서, 검사시간을 줄 일수 있어 확산강조영상에서에 유용하게 사용되리라 사료된다.
목적 : 유방암의 이중반전회복 자기공명영상 (double inversion recovery, DIR) 신호와 자기공명분광영상기법 (MR spectroscopy, MRS)에서 얻은 단일 화적소 콜린 양과 상관관계가 있는가를 알아보고자 하였다. 대상 및 방법 : 2008년 8월부터 2009년 12월까지 유방암으로 진단된 환자 중 이중반전회복 자기공명영상과 자기공명분광영상기법 모두를 시행한 28명의 환자를 대상으로 하였다. 이중반전회복영상과 조영증강 T1강조영상 (CE-T1WI)에서 종양에 해당하는 관심영역에서의 신호강도를 삼차원으로 얻었으며 병변 (L)과 동측 정상 섬유선 조직 (N)에 대한 용적을 같은 레벨에서 병변 대 정상조직의 신호강도 비 (LNR)를 구하였다. 자기공명분광영상 데이터는 단일복셀분광방법인 중점분해분광학을 이용하였다. 자기공명분광영상기법에서 총 콜린 공명의 높이, 폭, 면적과 조영증강 T1강조영상에서 병변 대 정상 조직의 신호강도 비 값, 그리고 이중반전회복 자기공명영상의 병변 대 정상조직의 신호강도비 값 간의 상관 관계에 대해 Pearson 상관분석을 시행하였고 유의수준은 p=0.05이었다. 결과 : 조영증강 T1강조영상의 병변 대 정상 조직의 신호강도 비 값과 자기공명분광영상기법에서 콜린의 높이 (r=-0.322, p= 0.094), 폭 (r=-0.233, p=0.232), 면적 (r=-0.309 p=0.109)값과, 또한 이중반전회복 자기공명영상의 병변 대정상 조직의 신호강도 비 값과 자기공명분광영상기법 콜린의 높이 (r=0.067, p=0.735), 폭 (r=-0.287, p=0.139), 면적 (r=0.012 p=0.953) 값 사이에 상관성은 통계적으로 유의하지 않았다. 조영증강 T1강조영상의 병변 대 정상조직의 신호강도 비 값과 이중반전회복 자기공명영상의 병변 대 정상조직의 신호강도 비 값 사이에서도 Pearson상관계수 0.186으로 두 군간에 관련성은 없었다 (p=0.344). 결론 : 이중반전회복 자기공명영상에서 유방암의 병변 대 정상조직간 신호강도 비와 자기공명분광영상에서의 콜린 공명의 상대적인 양은 서로 상관관계를 보이지 않았다.
목적: 악성뇌종양 주변부위의 역동자기공명영상에서의 시간신호강도곡선 양상으로 종양의 성장 양상이나 예후를 판단할 수 있는지를 알고자 한다. 대상 및 방법: Anaplastic oligodendroglioma 3예, Anaplastic astrocytoma 1예, Glioblastoma multiforme 1예, Malignant ependymoma 2예, Medulloblastorna 1예로서, 총 8예의 종양절제전, 혹은 후의 잔류 종양을 대상으로 하였다. Routine MRI에 추가하여 종양부위에서 Turbo spin echo T1 강조 역동자기공명영상을 하였으며, Gd-DTPA 0.1 mmol/kg를 급속 주사 한 후, TR/TE, 350/15, slice thickness 6 mm, slice number 3, NEX 2회, scan time은 15 초로 하여 5 분 동안 20회 영상을 얻었다. 가시적으로 조영증강이 없는 종양의 주변부위나 수술경계부위에 관심영역을 그려서 시간신호강도곡선을 얻었으며, 첫 회 조영제 통과시의 peak 이후에 신호가 감소하는 경우를 Normal pattern으로, peak 이후에 신호가 계속 유지되거나 증가하는 경우를 Tumor pattern으로 하였으며, Normal pattern과 Tumor pattern을 보인 예들을 구분하여 종양의 재성장 상태와 환자의 생존 기간을 비교 관찰하였다.
자기공명영상 촬영시 발생되는 소음은 100 dB정도의 큰 소리로 인체에 심리적 생리적으로 많은 영향을 미친다. 따라서 본 연구는 자기공명영상 소음에 따른 성인 남녀의 심박동변이률 신호의 주파수 분석을 통해 스트레스 정도를 분석하였다. 실험 방법은 귀마개를 착용하여 안정상태에서 15분간 심전도 신호를 측정하였다. 그 후 자기공명영상 장비에서 측정한 약 100dB의 음원을 30분동안 들으면서 동시에 심전도 신호를 측정하였다. 약 100 dB정도에서의 자기공명영상 소음은 HRV 분석 결과 교감신경과 부교감신경간의 불균형을 초래하여 스트레스 상태를 유발하였다. 안정 상태에서 10분까지 최대의 스트레스 상태를 나타내고, 15분부터는 스트레스 정도가 줄어들어 30분에는 안정 상태 보다 높은 스트레스 상태를 나타내었다. 본 연구를 기초 자료로 하여 자기공명영상 촬영 종사자들은 환자의 청각보호에 관심을 가지고, 자기공명영상 소음에 관한 객관적인 지표연구가 필요할 것으로 사료된다.
목적: 기능적 자기공명영상을 이용하여 숫자 연산과 연관된 뇌영역을 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 정상 성인 자원자 6명을 대상으로 연산과제를 이용하여 연산과제와 관계된 대뇌영역 꼭 활성화를 유도하였다. 실험은 실험 I과 실험II로 나누어 진행하였다. 실험 I에서 연산과제는 스크린을 통해 보여주고 계산식이 맞는지를 판단하여 신호하도록 하였고[예:(4+5)$\times$8=72], 대조과제는 십자모양을 집중하여 보도록 하였다. 실험II에서 연산과제는 실험 I과 동일하였고, 대조과제는 화면에 제시되는 세 개의 수가 모두 홀수 또는 짝수일 때 신호하도록 하였다. 기능적 자기공명영상은 1.5T 초전도 자기공명영상장치에서 EPI BOLD 기법을 이용하여 얻었으며 6명에서 얻은 영상을 정상화(normalize)한 후 SPM 프로그램을 이용하여 통계분석을 하였다. 활성화된 뇌 영역은 모형뇌에 지도화하여 두 과제에서 활성화된 뇌 영역을 비교 분석하였다.
비파괴 품질 평가 기술인 핵 자기공명 분광법과 자기공명영상을 이용하여 소고기의 내부 구조를 분석하였다. 이완 상수 T$_1$과 T$_2$가 육류의 내부 구조와 관계가 있음을 보였다. 근육부분의 면적 비율이 증가할수록 T$_1$이 증가했다. 지방 부분의 T$_2$는 배 내부 부분의 T$_2$와 비슷한 값을 보였다. 자기공명 영상을 이용하여 육류의 원하는 부위의 T$_2$를 측정할 수 있는 방법을 구하였다. 근육 부분의 T$_2$가 길었으며 지방 부분의T$_2$가 짧았다. 부위별로 최적의 신호를 얻을 수 있는 자기공명영상 인자 TR과 TE를 구하였다. 자기공명영상을 이용하여 근육, 지방 그리고 뼈 성분에 따른 육류의 품질을 비파괴적으로 평가할 수 있는 가능성을 보여주었다.
본 연구는 자기공명검사 시 재현성이 달라져 신호강도가 저하되는 문제점을 후처리 기법인 DOTS 기법을 적용함으로써 개선하고자 하였다. 연구방법은 재현성이 떨어져 신호강도 저하가 가장 빈번하게 발생하는 간 검사를 시행한 30명을 대상으로 하였으며, 조영제 주입 전 후 영상을 획득한 다음 DOTS 기법으로 영상을 후처리하여 적용 여부에 따른 영상의 신호강도를 비교 평가하였다. 연구결과 영상의 신호강도는 DOTS 기법을 적용한 경우가 적용하지 않은 경우보다 조영제 주입 전에는 183.3%(적용 전 $1038.0{\pm}70.7$, 적용 후 $2940.7{\pm}179.6$), 주입 후에는 1118.4%($444.1{\pm}92.4$, 적용 후 $5410.5{\pm}168.4$) 유의하게 증가하였다. 이는 후처리 기법인 DOTS 기법을 통해 영상척도의 기준을 재설정하여 개선한 것으로써 자기공명검사 시 재현성이 달라져 신호강도가 저하되는 문제를 근본적으로 해결하였다는 데 의의가 있다.
목적: fMRI와 뇌파의 동시측정 방법은 높은 시간적-공간적 해상도를 동시에 달성할 수 있는 뇌기능 측정을 가능케 하고, 각각의 방법이 제공하는 정보를 상호보완적으로 동시에 이용할 수 있도록 하는 유용한 방법이다. 그러나 자기공명영상을 얻기 위한 경사자계가 유발하는 잡음과 높은 자기장 내에서의 심장박동으로 인한 미세한 움직임 때문에 생기는 잡음이 뇌파신호의 질을 크게 저하하는 요소로 작용하여 이를 해결하기 위한 계측시스템의 최적화와 신호처리 방법의 개발이 요구된다. 본 논문에서는 평균차감법과 recursive least square 적응 필터링 방법에 기반한 심장 박동잡음의 감소를 위한 신호처리 방법의 개발 결과에 대한 연구 결과를 제시한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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