목적: 모형실험을 통하여 자기공명영상의 공간왜곡의 정도를 영상획득방향과 펄스연쇄별로 알아보고 실험 조건에서 공간왜곡이 가장 적은 영상 획득 방향과 펄스 연쇄를 찾고자 하였다. 실험 상 얻어진 가장 공간적 왜곡이 적은 영상법은 뇌정위 방서선수술의 적용시에도 실험한 조건중 가장 공간적 왜곡이 적은 영상법으로 인체적용에 도움이 될 것으로 가정하였다. 대상 및 방법: 아클리로 만든 직육면체에 일정한 간격 (2cm)의 아크릴 원형 막대 지름 4mm)를 배치하여 자기공명영상을 위한 모형을 제작하였다. 모형의 내부를 증류수로 채운 후 Leksell 상업용 감마나이프 G-프레임을 씌우고 모형을 자기공명 영상의 중심에 놓고 축상과 관상면의 T1 SE, T2 SE, T2 FSE, MPRAGE영상을 얻은 뒤 영상분석 프로그램(Lleksell Gamma Plan, Version = 5.10)을 이용하여 공간적 왜곡의 거의 없을 것이라고 가정한 CT 영상에서 측정된 막대간의 거리의 차이를 구하고 이것이 각 영상획득 방법과 펄스 연쇄별로 차이가 나는지 또 영상의 가장자리와 중심부에서 차이가 나는지 paired student t-test를 통하여 분석하였다. MR의 각 단면 영상을 영상분석 프로그램에 인식시키는 과정에서도 프로그램에 내장되어 있는 외부 표식자의 좌표의 위치를 통해서 외부표식자의 좌표의 위치를 통해서 외부표식자를 기준으로한 영상의 공간적 왜곡의 정도가 자동으로 측정된다. 결과: 자기공명영상의 공간적 왜곡은 횡단면 영상에서는 감마나이트의 G-프레임의 외부표식자에 의하여 측정된 결과와 모형실험을 통하여 얻어진 결과에서 모두 뇌정위방서선수술에 이용하기에 허용할 만한 1.5mm 이하의 적은 수준의 왜곡 값을 지니고 있었다. 관상면의 자기공명영상은 외부표식자에 의해 왜곡을 측정했을 때, 감마나이프에 적용하기에는 1.5mm 이상의 공간 왜곡값을 보였으나 왜부표식자에 의한 좌표를 통해 구해진 모형실험의 결과에서는 1.5mm 이하로 공간적 왜곡이 오히려 보정되는 결과를 보였다. 결론: 이 실험을 통하여 임상적으로 주로 사용되는 펄스연쇄와 영상획득방향에서 축상 3D MPRAGE기법이 가장 공간적 왜곡이 적은 영상법 임을 알 수 있었다. 현재 사용되는 MR기기의 공간왜곡의 정도는 모형실험의 결과, 1.5mm 이하 수준으로 매우 적어서 다른 영상법에 비해 매우 우수한 MR의 공간 해상력을 고려하면, 실제 인체에 적용하여 뇌정위 방사선수술시 사용항기에도 타영상기법에 비해 손색없는 영상법이 될 것으로 판단된다.
연구의 목적은 의사호흡정지(QBH) 바이오 피드백이 의료영상획득 시간의 큰변화 없이 잔류 호흡 운동을 조절함으로써 호흡 운동에 의한 영상 오류를 줄이고, 게이트 3차 흉부 자기 공명 영상을 향상시킬 수 있다는 가설을 실험하는 것이다. 가설을 확인하기 위해 건강한 다섯 사람을 대상으로 3T 지멘스 엠알아이의 호흡 탐색기가 포함된 T2 가중 스페이스 엠알 펄스 시퀀스를 이용해 두번의 게이트 자기공명 영상 연구를 시행 하였다: 자유 호흡 상태와 의사호흡정지 바이오 피드백 호흡상태, 의사호흡정지 바이오 피드백 시스템은 알피엠(RPM) 시스템(실시간 위치 관리시스템, 베리안)을 사용하여, 복부의 외부 위치를 측정하고, 음향과 시각적으로 각각의 호흡주기의 90% 위치에서 2초 숨을 정지하도록 안내하는 방법을 사용했다. 평가방법은 의사호흡정지 바이오 피드백 시스템을 이용시 간 상부의 호흡정지모습의 재현성이 게이팅 영역 내에서 향상되는지를 지원자의 실험을 통해 평가하였다. 자유호흡상태와 의사호흡정지 바이오 피드백상태에서 3차 흉부자기공명영상내에 호흡 운동에 의한 영상 오류와 게이팅영역 내에서의 잔류 호흡 운동 조절여부도 함께 평가했다. 또한, 복부 변위의 RMSE도 (제곱근오차) 조사되었다. 의사호흡정지 바이오 피드백방법을 사용함으로 자유호흡의 경우보다 게이트 3차 흉부 엠알 영상에서 폐와 간에서 호흡운동에 의한 영상오류의 감소 결과를 획득했다(영상획득시간: ~6분). 이는 의사호흡정지 바이오 피드백사용시, 게이팅 영역에서 복부 운동 감소와 횡경막의 잔류 움직임 감소가 일치함을 의미한다. 따라서, 알피엠을 통해 얻은 복부 변위의 전체 자료에서평균 RMSE는 (제곱근오차) 자유 호흡의 2.0 mm에 비해 7 mm (67% 감소, p값=0.02)로 감소하였으며, 게이팅영역만을 고려했을때는 자유 호흡의 1.7 mm가 의사호흡정지 바이오 피드백 호흡을 사용함으로써 0.7 mm (58 % 감소, p값=0.14) 로 개선되었다. 선형 피팅을 사용하여 얻은 평균 기준 이동값은 의사호흡정지 바이오 피드백 을 사용하면 자유 호흡 5.5 mm/분보다 0.6 mm/분(89% 감소, p값=0.017)으로 감소되었다. 이 연구는 의사호흡정지 바이오 피드백을 이용해 게이트 3차 흉부 자기 공명 영상 중에 간 상부의 호흡정지 재현성이 향상되는 것을 보여 주었다. 이 시스템은 내부 해부학의 운동을 조절함으로써 게이트 의료 영상과 방사선 치료에 임상적으로 적용 할 수 있다.
Su Min Ha;Jung Min Chang;Su Hyun Lee;Eun Sil Kim;Soo-Yeon Kim;Yeon Soo Kim;Nariya Cho;Woo Kyung Moon
Korean Journal of Radiology
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제22권6호
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pp.867-879
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2021
Objective: To compare the screening performance of diffusion-weighted (DW) MRI and combined mammography and ultrasound (US) in detecting clinically occult contralateral breast cancer in women with newly diagnosed breast cancer. Materials and Methods: Between January 2017 and July 2018, 1148 women (mean age ± standard deviation, 53.2 ± 10.8 years) with unilateral breast cancer and no clinical abnormalities in the contralateral breast underwent 3T MRI, digital mammography, and radiologist-performed whole-breast US. In this retrospective study, three radiologists independently and blindly reviewed all DW MR images (b = 1000 s/mm2 and apparent diffusion coefficient map) of the contralateral breast and assigned a Breast Imaging Reporting and Data System category. For combined mammography and US evaluation, prospectively assessed results were used. Using histopathology or 1-year follow-up as the reference standard, cancer detection rate and the patient percentage with cancers detected among all women recommended for tissue diagnosis (positive predictive value; PPV2) were compared. Results: Of the 30 cases of clinically occult contralateral cancers (13 invasive and 17 ductal carcinoma in situ [DCIS]), DW MRI detected 23 (76.7%) cases (11 invasive and 12 DCIS), whereas combined mammography and US detected 12 (40.0%, five invasive and seven DCIS) cases. All cancers detected by combined mammography and US, except two DCIS cases, were detected by DW MRI. The cancer detection rate of DW MRI (2.0%; 95% confidence interval [CI]: 1.3%, 3.0%) was higher than that of combined mammography and US (1.0%; 95% CI: 0.5%, 1.8%; p = 0.009). DW MRI showed higher PPV2 (42.1%; 95% CI: 26.3%, 59.2%) than combined mammography and US (18.5%; 95% CI: 9.9%, 30.0%; p = 0.001). Conclusion: In women with newly diagnosed breast cancer, DW MRI detected significantly more contralateral breast cancers with fewer biopsy recommendations than combined mammography and US.
As imaging technology develops, magnetic resonance imaging (MRI) techniques have contributed to the understanding of brain function by providing anatomical structure of the brain and functional imaging related to information processing. Manganese-enhanced MRI (MEMRI) techniques can provide useful information about functions of the nervous system. However, systematic studies regarding information processing of pain have not been conducted. The purpose of this study was to detect brain activation during painful electrical stimulation using MEMRI with high spatial resolution. Male Sprague-Dawley rats (250-300 g) were divided into 3 groups: normal control, sham stimulation, and electric stimulation. Rats were anesthetized with 2.5% isoflurane for surgery. Polyethylene catheter (PE-10) was placed in the external carotid artery to administrate mannitol and MnCl2. The blood brain barrier (BBB) was broken by 20% D-mannitol under anesthesia mixed with urethane and a-chloralose. The hind limb was electrically stimulated with a 2Hz (10V) frequency while MnCl2 was infused. Brain activation induced by electrical stimulation was detected using a 4.7 T MRI. Remarkable signal enhancement was observed in the primary sensory that corresponds to sensory tactile stimulation at the hind limb region. These results suggest that signal enhancement is related to functional activation following electrical stimulation of the peripheral receptive field.
목적: 3.0 Tesla와 같은 고 자장에서 고해상도의 나선주사영상을 얻기 위해서는 주자장을 균일하게 만들어야 한다. 특히, 나선주사영상인 경우 스핀-에코펄스 시퀀스(SE)나 경사자계 에코 펄스 시퀀스(GE)에 비하여 측정 시간이 길기 때문에 주자장이 균일하지 못하다면, off-resonance 현상으로 영상의 blur가 심해진다. 본 연구에서는 빠른 시간 안에 주자장을 균일하게 할 수 있는 고차(Higher-order) shimming방법을 모색했다. 대상 및 방법: 3 Tesla 자기 공명 영상시스템에서 고해상도의 나선주사영상을 얻기에 적합할 정도의 균일한 주자장을 빠른 시간 안에 만들기 위해, 한번의 스캔으로 axial, sagittal, coronal 방향의 불균일도 map을 구할 수 있는 펄스 시퀀스를 제안하였고, 불균일도 map으로부터 spherical harmonics 분석를 통해 shim 코일에 적절한 전류를 인가하여 주자장을 균일하게 만들었다. 결과: 3 Tesla 자기 공명 영상 시스템에서 주자장의 불균일도는 주자장의 크기에 비례하게 된다. 제안한 펄스 시퀀스로 얻은 영상을 이용하여 불균일도 Map을 만들 수 있었고, 이를 spherical harmonics 분석을 하여 2-3회의 고차 shimming으로 불균일한 자장을 균일하게 만들 수 있었다. 제안된 고차 shimming 방법은 전체 영상 영역 뿐만 아니라 선택한 영역에 대해서만 적용도 가능하기 때문에 국부 영역에 대한 고차 shimming이 가능하다. 고차 shimming이 적용되어 주자장이 균일하게 개선된 상태에서 고해상도의 나선주사영상을 얻을 수 있었다. 결론: 3 Tesla 고자장 자기 공명 영상 시스템에서 주자장의 불균일도를 개선하기 위한 펄스 시퀀스와 알고리즘을 통해 주자장의 불균일도를 빠른 시간 안에 개선할 수 있었다. 주자장의 불균일도를 효과적으로 개선함으로써, 고해상도의 나선주사 영상을 얻을 수 있었다.
혈관주위공간(perivascular space; 이하 PVS)는 뇌 실질을 관통하는 세동맥 둘러싸고 있는 공간으로, 최근에는 별아교세포의 종족(astrocyte endfoot)에 의해 가장 바깥쪽이 경계지워지는, 체액, 세포, 결합조직으로 구성된 혈관벽내, 혈관벽 주위의 구획을 모두 아우르는 개념으로 이해하고 있다. 정상적으로는 현미경적 해부학 구조물이지만 이 구조물이 늘어나게 되면 MRI T1 혹은 T2 이미지에서 확인할 수 있게 된다. PVS의 명확한 실체나 임상적인 의의에 대해서는 아직 분명치 않은 부분이 많이 있지만 PVS의 확장(enlarged PVS; 이하 EPVS)은 다양한 퇴행성 뇌질환 뿐만 아니라 뇌출혈 및 외상성 뇌손상, 당뇨성 신질환 같은 다양한 질병과의 연관성이 있다는 연구 결과들이 발표되고 있다. 이번 종설에서는 PVS와 EPVS가 가지는 임상적 의의와 병태 생리에 대한 최근 문헌을 고찰하고, MRI를 이용한 정성적 평가 및 최적화에 대해 논의해 보고자 한다.
Purpose: The purpose of this study is to explore the importance of the image distortion correction in the cross sectional area measurement for the iliopsas muscle, tensor fasciae latae muscle, gluteus maximus muscle and the knee extensor muscles, by using (magnetic resonance imaging) MRI. Methods: This study was performed using an open 0.32T MRI system. To estimate the image distortion, T1 images for an AAPM homogeneity/linearity phantom were acquired, and the region in which the maximum geometric distortion was less than or equal to the pixel size (1.6 mm) of the images, it was defined as the distortion correction-free region. The T2 images for a human subject's pelvis and thigh in normal positions were obtained. Then, after the regions of interest in the pelvis and thigh were moved into the distortion correction-free region, T2 images for the pelvis and thigh were scanned with the same imaging parameters used in the previous T2 imaging. The cross-sectional areas were measured in the two T2 images that were obtained in the normal position, and the distortion correction-free region, as well as the area error caused by geometric image distortion was calculated. Results: The geometrical distortion is gradually increased, from the magnet center to the outer region, in axial and coronal plane. The cross-sectional area error of gluteus maximus muscle and the knee extensors was as high as 9.27% and 3.16% in before and after distortion correction, respectively. Conclusion: The cross-sectional area of the muscles that suffered from the geometrical distortion is necessary to correct for the estimation of the intervention.
목적: Writer's cramp를 가진 환자와 정상 성인에서 뇌 활성화를 비교 하고자 한다. 대상 및 방법: Writer's cramp를 가진 1명의 환자와 정상 성인 4명에서 글을 쓰는 과제를 시행하여 관련된 대뇌영역의 활성화를 유도하였다. resting, writering을 반복하는 자극을 시행하였다. 자기공명영상은 3.0T 초전도 자기공명 영상장치에서 EPI BOLD기법을 이용하여 얻었다. 영상 후 처리는 SPM 분석 프로그램을 사용하였다.
3T MRI system에서 고해상도 영상을 얻기 위해서는 magnetic field를 균일하게 만들어야 한다. 특히 초고속 영상 기법인 Spiral scan 방식과 EPI scan 방식에서는 이미지 영역에서의 magnetic field의 inhomogeneity에 의해 영상의 왜곡이 심해진다. 본 논문에서는 magnetic field의 inhomogeneity를 단시간 내에 측정하기 위해 fast spin echo방식의 pulse sequence 제안하고, magnetic field를 분석하기 위한 field map의 구성과, field pattern의 효과적인 분석을 통하여, magnetic field를 균일하게 만드는 방법을 제안한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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