A Study on the Artifact Reduction Method of Magnetic Resonance Imaging in Dental Implants and Prostheses

신운재(Woon-Jae Shin) 한국방사선학회 2019 한국방사선학회 논문지 Vol.13 No.7

Although magnetic resonance imaging without linear hardening of CT is recognized as a method of obtaining high contrast of tissue and excellent resolution image in brain disease and head and neck examination, magnetic susceptibility artifact is generated in case of metal implants in the oral cavity, which is an obstacle to image diagnosis. Therefore, an effort was made in this thesis to find a method to reduce artifacts caused by dental implants and prosthesis in MRI. Implant-induced artifacts in magnetic resonance imaging showed that the signal size increased with shorter TE in GE technique and was inconsistent with water temperature change. In SE technique as well, the signal size of water was generally higher than that of air, but the signal to noise ratio (SNR) was not different by air and temperature. In EPI technique, images with fewer artifacts were obtained quantitatively and qualitatively when there was more water than air, and the signal to noise ratio was measured the highest, especially at water temperatures of 20° and 30°. In conclusion, when examining using the EPI technique rather than the SE or the GE technique, obtaining brain diffusion using a 20° and 30° water bag reduces the magnetic susceptibility artifacts caused by implants and prosthesis, suggesting that it may provide images with high diagnostic value. 뇌 질환과 두경부 검사에서 전산화단층촬영의 선속 경화현상이 없는 자기공명영상이 조직의 높은 대조도와 우수한 분해능의 영상을 획득하는 검사 방법으로 인식되고 있지만 구강 내 금속 이식물이 있는 경우는 자화율 인공물(magnetic susceptibility artifact)이 발생되어 영상 진단에 장해 요소가 된다. 따라서 본 연구는 자기공명영상에서 치아 임플란트와 보철에 의한 인공물 감소 방안을 강구하고자 한다. 자기공명영상에서 임플란트에 의한 인공물 발생은 GE 기법에서 TE가 짧을수록 신호 크기가 증가하였고, 물의 온도 변화에서는 일관성이 없게 나타났다. SE 기법에서도 공기보다 물의 신호 크기가 전반적으로 높았지만, 신호대 잡음비는 공기와 온도에 의한 차이가 없었다. EPI 기법에서는 공기보다 물이 있을 때 정량적, 정성적으로 인공물이 적게 발생한 영상을 얻을 수 있었고, 특히 물 온도 20°와 30°에서 신호 대 잡음비가 가장 높게 측정되었다. 결론적으로 EPI 기법에서 물 온도 20°와 30°의 물주머니를 이용하여 뇌 확산강조영상을 획득하면 임플란트와 보철물에 의한 자화율인공물이 감소되어 보다 진단적 가치가 있는 영상을 획득할 수 있을 것으로 사료된다.

팬텀 내 조영제 농도에 따른 뇌 대사물질 Spectrum의 정량분석

신운재(Woon Jae Shin),강은보(Eun Bo Gang),천송이(Song I Chun) 한국방사선학회 2015 한국방사선학회 논문지 Vol.9 No.1

본 연구에서 3.0 T에서 조영제 몰 농도에 따른 뇌 대사물질의 MR spectrum을 Phantom에서 PRESS 펄스 파형으로 분석하고자 하였다. 뇌 대사물질인 N-Acetyl Asparatate(NAA), Choline(Cho), Creatine(Cr)의 spectrum은 획득할 수 있었지만, Lactate(Lac)는 획득할 수 없었다. 조영제가 없는 대조군의 TR 2000 ms가 NAA, Cho에서 TR 1700 ms와 TR 1500 ms보다 높게 측정되었고, Cr에서는 TR 1500 ms에서 높게 측정되었다. 조영제가 희석된 TR 1700 ms에서 0.1 mmol/ℓ의 NAA 73%, Cho 249%, Cr 37%로 다른 TR 값보다 가장 높게 측정되었고, 0.3 mmol/ℓ에서도 신호크기가 증가하였다. 0.5 mmol/ℓ에서는 뇌 대사물질들의 신호크기가 감소하였으며, 특히 TR 1500 ms과 TR 2000 ms에서는 대조군보다도 감소하였다. NAA/Cr, Cho/Cr에서도 조영제 농도가 0.1 mmol/ℓ, 0.3 mmol/ℓ, 0.5 mmol/ℓ로 증가할수록 신호크기가 감소하였다. 조영제에 의한 MRS PRESS 펄스파형의 적정화를 위하여 3.0T에서 TR 2000 ms보다 조영제 농도가 낮은 0.1 mmol/ℓ와 0.3 mmol/ℓ에서 신호크기가 가장 높고, 조영제 농도가 높은 0.5 mmol/ℓ에서는 신호크기가 가장 적게 감소한 TR 1700 ms로 반복시간을 단축시켜 사용하는 것이 유용할 것으로 사료된다. Quantitative analysis of MR spectrum depending on mole concentration of the contrast media in cereberal metabolite phantom was performed. PRESS pulse sequence was used to obtain MR spectrum at 3.0T MRI system (Archieva, Philips Healthcare, Best, Netherland), and the phantom contains brain metabolites such as N-Acetyl Asparatate (NAA), Choline (Cho), Creatine (Cr) and Lactate (Lac). In this study, optimization of MRS PRESS pulse sequency depending on the concentration of contrast media (0, 0.1 and 0.3 mmol/ℓ) was evaluated for various repetition time(TR; 1500, 1700 and 2000 ms). In control (cotrast-media-free) group, NAA and Cho signals were the highest at TR 2000 ms than at 1700 and 1500 ms. Cr had the highest peak signal at TR 1500 ms. When concentration of contrast media was 0.1 mmol/ℓ, the metabolites were increased NAA 73%, Cho 249%, Cr 37% at TR 1700 ms compared with other TR, and also signal increased at 0.3 mmol/ℓ, In 0.5 mmol/ℓ of contrast agent, cerebral metabolite peaks reduced, especially when TR 1500 ms and 2000 ms they decreased below those of control group. The ratio of metabolite peaks such as NAA/Cr and Cho/Cr decreased as the concentration of the contrast agent increased from 0.1 to 0.5 mmol/ℓ. Authors found that the optimization of PRESS sequence for 0.3T MRS was as follows: low density of contrast agent (0.1 mmol/ℓ and 0.3 mmol/ℓ) made the highest signal intensity, while high density of contrast agent reveals the least reduction of signal intensity at 1700 ms. In conclusion, authors believe that it is helpful to reduce TR for acquiring maximum signal intensity.

ACR 팬텀을 이용한 치아 임플란트 자기공명영상 인공물 분석

신운재(Woon-Jae Shin) 한국방사선학회 2016 한국방사선학회 논문지 Vol.10 No.8

자기공명영상 장치의 정도관리를 위한 ACR 팬텀은 팬텀내의 여러 구조물을 통하여 자기공명영상 화질 을 평가할 수 있다. 본 연구는 3.0T 장비에서 Head coil에서 ACR 팬텀을 이용하여 임플란트와 치아 교정용 철사를 부착하여 영상의 고스트 신호 백분율과 절편 두께 정확도를 분석할 수 있었다. T1강조영상 첫 번째 절편과 열한 번째 절편의 임플란트 보철에서 절편위치 정확도는 수신대역폭이 230에서 좋게 나타났으며, 교정용 철사가 부착했을 때는 수신대역폭이 130일 때가 좋았다. 고스트 신호 백분율은 SE T1강조영상 일곱 번째 절편에서 임플란트 보철에 추가된 교정용 철사의 경우에는 수신대역폭 230이 좋게 나타났다. 자기공 명영상 검사에서 임플란트 보철 환자의 경우에 적절한 수신대역폭을 선택하여 영상의 왜곡과 신소 소실이 감소된 영상을 획득할 수 있을 것으로 사료된다 ACR phantom for quality control of magnetic resonance imaging equipment can evaluate magnetic resonance imaging picture quality through various structures within the phantom. In this study, percent Signal Ghosting and Slice position accuracy of imaging could be analyzed by attaching implant and the wire for correction of tooth using ACR phantom in Head coil of 3.0T equipment. In the T1 weighted imaging of the first slice and the eleventh slice of implant, the slice position accuracy appeared to be good in ingress bandwidth 300, and it was good in ingress bandwidth 130 when wire for correction was attached. Percent Signal Ghosting in the seventh slice of SE T1 weighted imaging, implant and wire for correction added all appeared to be good when ingress bandwidth was 230. It is thought that in case of implant dental prosthesis patients in brain exam using magnetic resonance imaging, optimum image can be obtained by changing ingress bandwidth.

산소주입에 의한 FLAIR 영상에서 생리식염수의 신호 변화

신운재 ( Woon-jae Shin ) 한국방사선학회 2019 한국방사선학회 논문지 Vol.13 No.1

고농도의 산소를 흡입하는 경우에 자기공명영상의 FLAIR(fluid attenuated inversion-recovery, FLAIR) 영상에서 뇌척수액에서 신호가 억제되지 않고 고신호로 나타나는 경우가 있다는 보고가 있었다. 본 연구는 아가 젤로 고정한 팬텀을 제작하여 산소를 주입한 생리식염수와 조영제를 희석한 생리식염수의 신호를 FLAIR 기법의 반전시간(TI : inversion time)을 변화하여 영상을 획득하고, 분석하여 기초자료를 마련 하고자 하였다. 부산 P병원의 Philips Achieva MR 3.0T를 이용한 결과에서 자기공명영상의 FLAIR 기법에서 산소가 주입된 생리식염수의 신호 대 잡음비(signal to noise ratio)는 산소가 주입되지 않은 생리식염수 보다 증가되었다. 하지만 희석된 조영제보다는 높지 않았다. 반전시간 1,800ms에서는 산소에 의한 신호 증강이 없는 영상을 획득할 수 있었다. 산소가 주입된 생리식염수와 조영제의 대조도 대 잡음비(contrast to noise ratio)에서도 임상에서 주로 사용하는 반전시간 2,800ms보다 1,800ms에서 높게 증가되었다. 본 실험의 결과가 자기공명영상의 FLAIR 기법에서 산소 주입에 따른 뇌척수액의 신호 변화 연구에 기초자료가 될 수 있을 것으로 사료된다. It was reported that there were some cases in which signal was not inhibited but high signal appeared in cerebrospinal fluid on FLAIR(fluid attenuated inversion recovery) of MRI(Magnetic Resonance Imaging) in case a person inhales high-concentration oxygen. This study was to prepare basic database. We produced a phantom fixed with agar gel and by using it, obtained the images of the signals of normal saline into which oxygen was injected and normal saline diluted with contrast media by changing the TI(Inversion Time) of FLAIR technique and analyzed them. In the result of FLAIR technique of MRI using Philips Achieva MR 3.0T in Busan P Hospital, the SNR(Signal to Noise Ratio) of normal saline into which oxygen was injected was higher than the SNR of normal saline into which oxygen was not injected. However, it was not higher than the SNR of normal saline diluted with contrast media. In the TI 1,800ms, we could obtain the images which do not have the rise of the signal due to oxygen. In the CNR(Contrast to Noise Ratio) of normal saline into which oxygen was injected and normal saline diluted with contrast media as well, it was higher in the TI 1,800ms than in the TI 2,800ms that is mainly used clinically. It is thought that the result of this study could be basic database for studies on change of signal of cerebrospinal fluid as a result of injection of oxygen in FLAIR technique of MRI.

Contemplation on Usefulness of Plane Cone for Taking Image of Intercondyloid Fossa

신운재(Woon Jae Shin) 한국방사선학회 2015 한국방사선학회 논문지 Vol.9 No.7

무릎 과간와 X선 촬영법은 Holmblad법, Camp-Coventry법, Beclere법의 다양한 방법들이 임상에서 시행되고 있다. 무릎관절의 과간와 촬영은 단순 골절과 십자인대와 관련한 진단에 기본검사로 많이 시행되고 있으며 환자의 상태와 통증을 고려하여 안전한 방법을 선택하게 되는데, Holmblad법은 카세트에 밀착되는 무릎 부위에서 통증을 유발할 수 있으므로 쉽게 사용하지 않고 있다. 본 연구에서는 자체 제작한 평면 원형 cone을 카세트에 부착하여 Holmblad법 자세에서 통증 경감에 대한 인식을 파악하기 위해 100명의 자원자의 설문지를 비교 분석하였고, 산란선에 의한 영상화질의 농도는 인체 팬텀을 X선으로 촬영하여 농도계로 측정 하였다. 그 결과 Holmblad법 자세에서 통증에 대한 인식은 평균 99% 경감되었으며, 팬텀을 이용하여 촬영한 X선 필름에 대한 농도는 자체 제작한 평면 원형 cone을 사용하지 않은 카세트에 비교하여 산란선에 의한 농도변화가 통계적으로 유의하게 감소되어 임상에서 유용하게 사용될 수 있을 것으로 사료된다. There are various Intercondyloid fossa X-ray taking methods. The methods carried out in clinics are Holmblad method, Camp-Conventry method, and Beclere method. Taking image of Intercondyloid fossa is carried a lot as basic examination for diagnosis related to simple fracture and cruciate ligament. Considering the condition and pains of patients, safe method is chosen but because Holmblad method can cause pains to knee part adhering to cassette, it is not easily used. In this study self-produced plane circular cone was attached to a cassette and in the posture for Holmblad method questionnaires of 100 applicants were analyzed to understand cognition on alleviation of pains, and the concentration of imge quality by scattering rays was measured with densitometer by taking human body phantom with X-ray. As a result, in the posture for Holmblad method, cognition on pains was alleviated by average 99%, and the change of concentration of X-ray film taken using phantom by scattering rays decreased statistically significantly compared to the cassette which did not use self-produced plane cone, therefor it is thought that the method can be valuably used in clinics.

고주파 차폐용 Mesh를 이용한 자기공명영상 분석

신운재(Woon-Jae Shin) 한국방사선학회 2021 한국방사선학회 논문지 Vol.15 No.7

본 연구는 체내의 식도용 스텐트와 일플란트에 많이 사용되는 티타늄 성분의 금속성 물질을 사용하여 구리와 black metal, polyester로 구성된 머리카락 보다 가늘게 제작된 mesh로 시험관을 부분적으로 RF를 차폐하여 주변에 위치한 자기공명영상용 팬텀에 미치는 영향을 평가하고자 하였다. 3T Achieva X-series의 Cardiac Coil을 사용하여 TR 500 ms, TE 20 ms, NEX 1, slice thickness 5 mm의 Spin Echo T1강조영상에서 field of view(FOV)에 따른 자기공명영상을 분석하였다. FOV 304 mm × 304 mm에서는 발생하지 않았던 aliasing artifact가 발생하지 않았지만 250 mm × 250 mm과 170 mm × 170 mm에서는 발생되었다. FOV 170 mm × 170 mm에서 mesh를 사용하지 않은 경우는 SNR이 78.23으로 가장 낮았으며, mesh를 가운데 세워 분리한 경우에는 215.05, mesh로 완전히 차폐한 경우에는 366.44로 높게 측정되었다. 또한 mesh로 완전히 감싸고 차폐한 경우에는 aliasing artifact도 제거되었고, 영상의 왼쪽과 가운데, 오른쪽의 신호 대 잡음비가 높으면서 다른 조건과 비교하여 균질한 영상을 획득할 수 있었다. 결론적으로 mesh로 RF를 부분적으로 감싸고 차단하면 aliasing artifact를 제거할 수 있고, 작은 FOV를 사용하여 영상의 해상도와 균질성이 우수한 자기공명영상을 획득할 수 있을 것으로 사료된다. The purpose of this study is to evaluate the effect on the phantom for magnetic resonance imaging located nearby by partially shielding RF with a mesh made thinner than hair composed of copper, black metal, and polyester using metallic materials of titanium, which are commonly used for esophageal stents and implants in the body. Magnetic resonance images according to field of view (FOV) were analyzed in the Spin Echo T1 weighted images of TR 500 ms, TE 20 ms, NEX 1, and slice thickness 5mm using a Cardiac coil of 3T Achieva X-series. Aliasing artifact did not occur in FOV 304 mm X 304 mm, but it occurred in 250 mm X 250 mm and 170 mm X 170 mm. In FOV 170 mm X 170 mm, when a mesh was not used, the SNR was measured with 78.23, and when separated by standing a mesh in the middle, it was 215.05, and when completely shielded with a mesh, the SNR was 366.44. In addition, when completely shielded with a mesh, the aliasing artifact was also removed, and signal intensities on the left, middle and right of the image were also able to obtain homogeneous images compared to the previous two cases. In conclusion, if RF is partially shielded with a mesh, aliasing artifact can be removed, and magnetic resonance images with excellent image resolution and homogeneity can be obtained using a small FOV.

Brain CT에서 차폐 재료 변화에 따른 수정체 선량 비교 연구

황인철(In cheol Hwang),신운재(Woon jae Shin),강은보(Eun bo Gang) 한국방사선학회 2015 한국방사선학회 논문지 Vol.9 No.1

우리나라 국민의 연간 진단용 방사선 검사 건수는 매년 증가하고 있으며, 특히 의료 피폭의 절반이상을 차지하는 CT검사에 대한 각별한 주의가 요구된다. 본 연구에서는 현재 CT검사 중 가장 많은 부분을 차지하는 두부 CT에서 CT Number, Noise, Uniformity를 유지하면서 수정체 부분의 입사표면선량(ESD)을 줄이기 위해, 현재 사용하고 있는 Bismuth 차폐체와 Aluminum 6mm, Silicone 22mm를 비교 실험하였다. 실험 결과 IOML에 평행한 나선형 scan과 고식적 scan에서 차폐체를 사용하지 않을 때의 선량보다 각각 Bismuth 26.41%, 17.52%, Aluminum 18.24%, 9.39%, Silicone 19.47%, 14.39% 감소되었다. 물의 CT Number, Noise, Uniformity 항목에서 Bismuth 차폐체의 경우 팬텀영상 검사 기준을 초과하였으며, Aluminum, Silicone의 경우는 기준내에 포함되었다. 화질의 변화를 줄이면서 차폐의 효과를 보고자 할 때 가공성이 좋고 구입하기 쉬운 Silicone을 이용한 차폐체가 도움이 되리라 생각한다. The cases of radiographic inspection for medical diagnosis in Korea have been continuously increasing year after year, which pays particularly more attention to CT which occupies over the half of medical radiation exposure. To find an effective alternative for reducing radiation exposure, the researchers conducted comparative experiments using some shields made of bismuth, aluminum 6mm, and silicone 22mm. These shielding materials have been used to reduce the entrance surface dose (ESD) on lenses, maintaining the CT number, noise, and uniformity in brain CT scanning which forms the largest part in CT scanning these days. These experiments showed that the doses in the spiral scan parallel to IOML and the conventional scan in Bismuth were 26.41% and 17.52%, respectively; in Aluminum 18.24% and 9.39%; in Silicone 19.47% and 14.39% lower than compared with those in the cases without any shields. In the items of the CT number, noise, and uniformity, the bismuth shield satisfied exceedingly the standards of the phantom image test while aluminum and silicone were within. To keep the graphic quality and get good shielding effect, we recommend the silicone shield which can be manufactured and purchased with ease.

방사선 누설선량 조사를 통한 방어시설과 누설선량 평가방법에 대한 문제점 연구

양원석(Won Seok Yang),최준혁(Jun-Hyeok Choi),신운재(Woon-Jae Shin),민병인(Byung-In Min) 한국콘텐츠학회 2013 한국콘텐츠학회논문지 Vol.13 No.11

이 연구는 CT(computed tomography)검사 중 발생하는 방사선 누설선량(radiation leakage)으로부터 종사자 및 일반인의 피폭을 최소화하기 위한 것이다. 부산, 경남에 위치한 대학병원 7곳과 종합전문요양병원 4곳의 CT실을 대상으로 하였다. 누설선량 측정 장소로는 1) 조정실 내 감시창 벽면의 지면으로부터 3m 높이 2) 조정실 내 특정 지점 3) 조정실 내 종사자 출입문 4) 환자 출입문을 선정하였다. 그 결과 M병원의 종사자 출입문에서 가장 높은 누설선량이 나타났다. 각각의 측정값은 고전적 방법에 의한 주당 최대 누설선량으로 환산하였다. 그 결과 1) 5.97 ± 0.23, 2) 0.50 ± 0.02, 3) 10.00 ± 0.11, 4) 2.37 ± 0.47 mR/week 로 주당 최대 누설선량 허용치(<100 mR/week)이하였다. 하지만 측정 최대 누설선량을 기록한 M병원의 조정실 내 종사자 출입문을 실험적 방법으로 계산한 결과 118.31 ± 17.72 mR/week(>100 mR/week)로 나타났다. 조정실 지면으로부터 3 m 이상의 높이에서의 누설선량은 조정실내부에 영향을 끼쳤다(p<0.05). 따라서, 누설선량의 피해를 줄이기 위해, 주당 최대 누설선량 산출 방법에 대한 개선과, 조정실 차폐벽의 차폐체를 3 m 이상으로 할 것을 제안 한다. The purpose of this study is to minimize radiation exposure to the workers and public members during CT examination. The objects are seven of the CT rooms in university hospitals and four of the CT rooms in clinics located in Busan and Gyung-nam area. The places of measurement for radiation leakage are 1) 3 m above the ground of shielding wall in the control room 2) particular space in the control room 3) workers gate in the control room 4) the patient gate. Its values were calculated maximum leakage radiation per week(MLRW). As a result, the workers gate of M clinic displayed the highest dose. When it was calculated by MLRW in classic method, it showed 1) 5.97 ± 0.23, 2) 0.50 ± 0.02, 3) 10.00 ± 0.11, 4) 2.37 ± 0.47 mR/week. All of them did not exceed limit for maximum permissible dose per week(MPDW). However, When MLRW of M clinic was calculated by empirical method, its value displayed 118.31 ± 17.72 mR/week.(MPDW>100 mR/week). Radiation leakage influenced in the control room(p<0.05). Therefore, The way of calculating MLRW must be developed and shielding wall in control room is designed 3 m above the ground for reducing dangerous of leakage radiation.

4차원 TRICKS 자기공명혈관조영술과 기존 TOF 자기공명혈관조영술의 비교 및 유용성

배성진(Sung-Jin Bae),임청환(Cheong-Hwan Lim),박병래(Byung-Rae Park),신운재(Woon-Jae Shin),김정삼(Jung-Sam Kim) 한국콘텐츠학회 2010 한국콘텐츠학회논문지 Vol.10 No.3

Time Resolved Imaging of Contrast Kinetics 기법을 이용한 4차원 자기공명혈관조영술 (TRICKS-MRA)영상과 기존 TOF-MRA영상을 비교하여 임상적 유용성에 대해 알아보고자 하였다. 총17명 중 뇌혈관 질환이 의심되는 11명과 뇌종양을 의심하는 6명을 대상으로 TOF-MRA와 TRICKS-MRA을 시행한 후 17 대상자 중 11명에서 DSA를 추가적으로 시행하였다. TOF-MRA는 공간해상력보다 시간해상력이 부족하였고, TRICKS-MRA에서는 TOF-MRA보다 공간분해능은 부족한 점이 많지만 영상판독에 큰 영향은 없었고 모든 대상자에서 동맥과 정맥의 구별이 가능하여 시간분해능이 우수한 것을 나타났다. 또한 종양과 혈관과의 관계성 평가에서 TOF-MRA보다 좋은 것으로 나타났다. TRICKS-MRA방법은 시간대별로 동맥, 모세혈관, 정맥기를 신속하면서 쉽게 4차원적으로 영상화가 가능하여 앞으로 임상에서 이용도가 더욱 증가 할 것으로 사료된다. To assess the clinical value of time resolved imaging of contrast kinetics(TRICKS) MRA by comparison with conventional time of flight(TOF) MR angiography. Both TOF-MRA and TRICKS-MRA were performed in 17 patients with cerebrovascular disease and in 6 patients with brain tumor. Among 17 cerebraovascular patients, digital subtraction angiography(DSA) data were also obtained in 11 patients. TOF-MRA showed good spatial resolution but short in temporal resolution. Although TRICKS-MRA showed somewhat low spatial resolution, it showed superior temporal resolution by distinguishing vessel and tumor in all patients. Also, from the analysis of vessel-tumor relationship, TRICKS-MRA showed better performance than TOF-MRA. TRICKS-MRA makes it possible to image arterial, capillary and venous phase sequentially with very speedy manner and therefore, the clinical use of this method is highly suggestive for future use.