Effects of Magnetic Resonance Imaging on the Human Body

Dea-yeon Choe(최대연),Dong-Hyun Kim(김동현) 한국방사선학회 2018 한국방사선학회 논문지 Vol.12 No.4

Brain MRI 검사에서는 영상을 얻기 위해 RF Pulse를 인체에 조사하게 되는데 이때 조사된 RF Pulse 에너지의 상당부분은 우리 몸에 그대로 흡수되게 되고 이로 인해 인체의 온도가 상승하게 되는데 노출정도에 따라 인체에 영향을 주게 된다. 그리고 같은 RF Pulse 에너지를 주었더라도 인체에 금속이 삽입되었다면 금속으로 인한 전자파 전도도가 증가하기 때문에 SAR가 증가하고 체온도 변화하게 된다. 이에 Brain MRI 검사 시 치아 임플란트의 재료에 따라 발생되는 두부 전체의 SAR와 온도의 변화를 비교 분석하고자 한다. 실험은 인체 두부모델에 1.5Tesla MRI장비에서 발생되는 64MHz RF Pulse 주파수, 3.0Tesla MRI장비에서 발생되는 128MHz RF Pulse 주파수를 조사한 뒤 치아 임플란트 재료를 Titanium과 Al₂O₃로 변화시킨 경우 두부 전체의 SAR와 온도 변화를 알아본다. 치아 임플란트 재료의 변화에서 Titanium을 사용하였을 때, 두부 전체의 SAR와 온도는 높게 나타났다. 하지만 Al₂O₃을 사용하였을 때, Titanium보다 두부 전체의 SAR와 온도는 낮게 나타났다. 치아 임플란트의 재료는 금속의 비중이 작은 경금속이면서 전기적 도체인 Titanium과 비교했을 때 전기전도도가 낮은 전기적 부도체인 Al₂O₃에서 두부 전체의 SAR와 온도는 낮게 나타났다. 치아 임플란트 재료가 Titanium 일 경우 SAR의 최대값은 제한치보다 월등히 높기 때문에 향후 Titanium의 치아 임플란트 재료를 삽입한 환자가 Brain MRI 검사를 할 경우 환자의 생물학적 영향과 관련된 연구가 필요할 것이다. 또한, 치아 임플란트 시술 시 Titanium보다는 Al₂O₃ 재질의 치아 임플란트를 사용하는 것이 Brain MRI 검사에서 인체 두부 전체의 SAR와 온도를 감소시키는 방안이라는 점을 발견할 수 있었다. In MRI examination, when irradiating the human body with RF Pulse to acquire images, the portion of the irradiated RF Pulse energy is absorded into the human body, and this will affect the temperature of the human body. If a metal is inserted into the human body even if the same RF Pulse energy is applied, the SAR value increases and the body temperature changes due to the increase in the electromagnetic wave conductivity of the metal. So we measure and compared with the change in the SAR and temperature in the implant material of the dental implant in Brain MRI examinations. Experiments were performed on a human head model using a 64MHz and 128 MHz RF Pulse frequency generated by a 3.0 Tesla MRI apparatus. And then changed material of dental implants to Titanium and Al₂O₃. Using the XFDTD program, the changes in SAR and body temperature around the head were examined. When with Titanium the SAR value and temperature of Brain increased, but with Al₂O₃ showed lower SAR and temperature as compared with Titanium. The dental implants were low in SAR and temperature of the head in Al₂O₃, which are electrical insulators with low electrical conductivity, compared to Titanium, which is an electrical conductor. It is necessary to study the biologic effect of patient with brain MRI when titanium dental implant material is inserted in the future. Because the maximum value of SAR is much higher than the limit when dental implant material is Titanium. In addition, it is necessary to use an implant of Al₂O₃ material to reduce the SAR value and temperature of the Brain in Brain MRI examination.

VCUG Studies on the Clinical Usefulness of Aids

최대연(Dea yeon Choe),김동현(Dong hyun Kim) 한국방사선학회 2015 한국방사선학회 논문지 Vol.9 No.7

VCUG 검사는 검사 중 배뇨를 해야 하기 때문에 하의를 벗은 상태에서 실시해야 해서 환자의 민망함과 불안감이 매우 큰 투시검사 중 하나이다. VCUG 검사는 배뇨 중 방광요관역류(VUR:Vesico Urthral Reflex)를 진단하기 위해서는 검사자와 의사가 배뇨의 전 과정을 지켜봐야 하고 환자가 직접 소변통을 들고 배뇨를 하면서 검사를 해야 하기 때문에 VCUG 검사 자체가 상당히 불편하다. 따라서 이러한 VCUG 검사는 환자의 인격을 고려한다면 향후 지양해야 할 검사이기도 하다. 그러나 이러한 VCUG 검사는 의료 비뇨기학적 진단에서 상당한 가치가 있고 아직까지 VCUG를 대체할 만한 검사법이 개발되지 않고 있다. 이에 VCUG 검사를 시행할 때 환자의 인격을 존중하고 환자의 민망함과 불안감을 감소시킬 수 있는 방안으로 VCUG 검사 팬티를 자체 제작하였고 VCUG 검사팬티를 사용한 실험군과 사용하지 않은 대조군들을 두 분류로 나누어 VCUG 검사 시간, 검사에 따른 환자가 받는 피폭 선량 그리고 환자 만족도를 비교 분석해 보았다. VCUG 검사 시간은 VCUG 팬티를 사용한 실험군이 27.8분, 대조군이 35.3분으로 실험군이 대조군에 비해 검사시간이 7.5분 단축되었다. 환자 피폭선량은 VCUG 검사 팬티를 사용한 실험군이 3411.9μGy㎡, 대조군이 4566.6μGy㎡으로 실험군이 피폭선량을 평균 1154.7μGy㎡를 감소시킬 수 있었다. 실험군과 대조군의 검사만족도 평가에서는 대조군 1.86에 비해 실험군 3.05로 실험군의 만족도가 매우 높았고 검사 중 수치심의 정도는 대조군 4.02에 비해 실험군 3.08로 수치심이 감소하는 것을 확인 할 수 있었다. 검사 중 불안감을 느끼는 정도는 대조군 3.45에 비해 실험군 2.51로 불안감을 적게 느끼는 것으로 나타났으며 배뇨가 잘 되는 정도는 대조군 1.90에 비해 실험군 2.84로 나타나 VCUG 검사 팬티를 사용함으로써 배뇨가 더 잘되는 것으로 나타났다. 따라서 VCUG 검사 팬티를 사용함으로써 검사시간과 환자의 피폭 선량이 단축되었으며 환자의 만족도 또한 향상되었다. VCUG(Voiding Cystourethrography) study is being performed to check urinary reflex symptom from bladder to ureter or kidney in the method of filling the bladder with radiation opaque contrast agent. However, VCUG study have been performed impersonally, patients have to be naked and open their legs and then void. This method is so impersonal that it is immediately needed to improve the way of testing and crete new aid. Therefore, this study through producing underwear for VCUG, analysis and compares the test time of VCUG, patient radiation dose and patient satisfaction. The target of this study was 79 Male and Female patients who visited genitourinary clinic of PNUYH for their VCUG tests AXIUM Iconos R200(Siemens Medical System : Germany) and self-produced plastic underwears made by vinyl and plasic molding machine were used. The 79 patient were divided into two groups : experiment of patient and comparison group of we patient (using aid) in order to compare, testing time, DAP (dose area product) and patient satisfaction. There was time reduction, from 35.3min of comparison group to 27.8min experimentation group by 7.5min decrease. And comparison group of 4566.6μGy㎡(DAP) decreased experimental group (using aid) of 3411.9μGy㎡ by 1154.7μ Gy㎡. In the case of patients satisfaction study, anxiety had a drop by 3.45 of comparison group to 2.51 experimentation group by 0.94 decrease. in experimental group. And shame had a drop by 4.02 of comparison group to 3.08 experimentation group by 0.94 increase. in experimental group. Difference of the smooth voiding had a drop by 1.90 of comparison group to 2.84 experimentation group by 0.94 increase. in experimental group. In addition satisfaction had a rise by 1.19 in experimental group. There were also other opinions of uncomfortableness on it and troublesome to wear. VCUG is one of the sensitive care required test. Therefore staff and the aid can give patients such comfortable and the aid can consentive on voiding. As a result test time and DAP can be reduced. It is needed to make testing at more comfortable for patients.

자기공명영상이 인체에 미치는 영향 : 치아임플란트 재료에 따른 차이 분석

최대연 ( Dea-yeon Choe ),김동현 ( Dong-hyun Kim ) 한국방사선학회 2018 한국방사선학회 논문지 Vol.12 No.4

Brain MRI 검사에서는 영상을 얻기 위해 RF Pulse를 인체에 조사하게 되는데 이때 조사된 RF Pulse 에너지의 상당부분은 우리 몸에 그대로 흡수되게 되고 이로 인해 인체의 온도가 상승하게 되는데 노출정도에 따라 인체에 영향을 주게 된다. 그리고 같은 RF Pulse 에너지를 주었더라도 인체에 금속이 삽입되었다면 금속으로 인한 전자파 전도도가 증가하기 때문에 SAR가 증가하고 체온도 변화하게 된다. 이에 Brain MRI 검사 시 치아 임플란트의 재료에 따라 발생되는 두부 전체의 SAR와 온도의 변화를 비교 분석하고자 한다. 실험은 인체 두부모델에 1.5Tesla MRI장비에서 발생되는 64MHz RF Pulse 주파수, 3.0Tesla MRI장비에서 발생되는 128MHz RF Pulse 주파수를 조사한 뒤 치아 임플란트 재료를 Titanium과 Al₂O₃로 변화시킨 경우 두부 전체의 SAR와 온도 변화를 알아본다. 치아 임플란트 재료의 변화에서 Titanium을 사용하였을 때, 두부 전체의 SAR와 온도는 높게 나타났다. 하지만 Al₂O₃을 사용하였을 때, Titanium보다 두부 전체의 SAR와 온도는 낮게 나타났다. 치아 임플란트의 재료는 금속의 비중이 작은 경금속이면서 전기적 도체인 Titanium과 비교했을 때 전기전도도가 낮은 전기적 부도체인 Al₂O₃에서 두부 전체의 SAR와 온도는 낮게 나타났다. 치아 임플란트 재료가 Titanium 일 경우 SAR의 최대값은 제한치보다 월등히 높기 때문에 향후 Titanium의 치아 임플란트 재료를 삽입한 환자가 Brain MRI 검사를 할 경우 환자의 생물학적 영향과 관련된 연구가 필요할 것이다. 또한, 치아 임플란트 시술 시 Titanium보다는 Al₂O₃ 재질의 치아 임플란트를 사용하는 것이 Brain MRI 검사에서 인체 두부 전체의 SAR와 온도를 감소시키는 방안이라는 점을 발견할 수 있었다. In MRI examination, when irradiating the human body with RF Pulse to acquire images, the portion of the irradiated RF Pulse energy is absorded into the human body, and this will affect the temperature of the human body. If a metal is inserted into the human body even if the same RF Pulse energy is applied, the SAR value increases and the body temperature changes due to the increase in the electromagnetic wave conductivity of the metal. So we measure and compared with the change in the SAR and temperature in the implant material of the dental implant in Brain MRI examinations. Experiments were performed on a human head model using a 64MHz and 128 MHz RF Pulse frequency generated by a 3.0 Tesla MRI apparatus. And then changed material of dental implants to Titanium and Al2O3. Using the XFDTD program, the changes in SAR and body temperature around the head were examined. When with Titanium the SAR value and temperature of Brain increased, but with Al2O3 showed lower SAR and temperature as compared with Titanium. The dental implants were low in SAR and temperature of the head in Al2O3, which are electrical insulators with low electrical conductivity, compared to Titanium, which is an electrical conductor. It is necessary to study the biologic effect of patient with brain MRI when titanium dental implant material is inserted in the future. Because the maximum value of SAR is much higher than the limit when dental implant material is Titanium. In addition, it is necessary to use an implant of Al2O3 material to reduce the SAR value and temperature of the Brain in Brain MRI examination.

Brain MRI 검사 시 치아 임플란트 시술유무와 RF Pulse 세기에 따른 인체 영향에 관한 연구: XFDTD 프로그램을 이용

최대연(Dea-yeon Choe),김동현(Dong-Hyun Kim) 한국방사선학회 2017 한국방사선학회 논문지 Vol.11 No.5

Brain MRI 검사에서는 영상을 얻기 위해 RF Pulse를 인체에 조사하게 되는데 이때 조사된 RF Pulse 에너지의 상당 부분은 우리 몸에 그대로 흡수되게 되고 이로 인해 인체 온도가 상승하게 되는데 노출 정도에 따라 인체에 영향을 주게 된다. 이러한 RF Pulse 에너지는 MRI 장비의 발전으로 인해 자기장의 세기가 1.5 Tesla에서 3 Tesla, 3 Tesla에서 7 Tesla로 높아지는 시점에서 자기장의 세기 변화에 따른 두부 전체의 SAR와 온도의 변화를 알아보고 위의 결과가 치아 임플란트 사용 여부에 따른 결과의 차이를 알아보기 위해 연구를 시작하게 되었다. 실험은 인체 두부 모델에 1.5 Tesla MRI 장비에서 발생되는 64 MHz RF Pulse 주파수, 3.0 Tesla MRI 장비 에서 발생되는 128 MHz RF Pulse 주파수, 7 Tesla MRI 장비에서 발생되는 298 MHz RF Pulse 주파수를 조사하고 위의 실험을 치아 임플란트를 사용하였을 때와 사용하지 않았을 때로 나누어 XFDTD 프로그램을 사용하여 머리 주변의 SAR와 체온의 변화를 각각 실험하였다. 치아 임플란트를 하지 않았을 때보다 치아 임플란트를 하였을 때 SAR값은 7T의 RF Pulse 주파수 256MH z에서 최대 약 5800배의 차이를 나타냈으며 주파수가 증가할수록 치아 임플란트 사용으로 인한 SAR값의 차이는 크게 나타났다. 치아 임플란트를 하지 않았을 때보다 치아 임플란트를 하였을 때 두부전체의 온도 변화는 2배에서 최대 4배 가까운 온도 상승을 나타내었다. 또한 RF Pulse 주파수가 증가할수록 SAR값은 증가하지만, 두부 전체의 온도는 감소하였는데 이는 주파수가 증가할수록 파장이 작을수록 인체표면에 흡수 되는 양이 많아지기 때문이다. 향후 치아 임플란트 유무와 RF Pulse 주파수의 세기 변화로 인한 이상 반응 요인에 대한 연구를 통해 인체의 생리적 연구와 생화학적 연구 등 인체에 대한 영향과 관련하여 연구가 필요하다고 하겠다. In the Brain MRI, RF Pulse is irradiated on the human body in order to acquire an image. At this time, a considerable part of the irradiated RF Pulse energy is absorbed as it is in our body. This will raise the temperature of the human body, but depending on the extent of exposure, it will affect the human body. The change of the SAR and the temperature of the head according to the change of the magnetic field strength is examined. And to investigate the difference in results depending on the use of dental implant. In the human head model, 64 MHz RF Pulse frequency generated from 1.5 T, 128 MHz RF Pulse frequency generated from 3.0 T, and 298 MHz RF Pulse frequency generated from 7.0 T send a frequency and experiment was performed using dental implant using the XFDTD program, we measured the SAR and body temperature changes around the head. The SAR value showed up to about 5800 times the difference at the RF Pulse frequency of 256 MHz, when with dental implant than without dental implant and as the frequency increased, the use of the dental implant increased difference in the SAR value. The change of the temperature of the head showed a temperature rise nearly 2 to 4 times when with dental implant than without dental implant. As the RF Pulse frequency increase, the SAR value increase, but the change of the temperature of the head decrease. Because of as the frequency increase, wavelength is smaller and the more the amount absorbed by the surface of the human. Physiological and biochemical studies of the human body ar necessary through studies of the presence of dental implant and the cause of reaction caused by change in the RF Pulse frequency.

3.0T Brain MRI 검사 시 치아임플란트 시술 유무와 인체의 SAR, 체온 변화와의 상관관계에 관한 연구 : XFDTD 프로그램을 이용

최대연(Dea-yeon Choe),김동현(Dong-Hyun Kim) 한국방사선학회 2017 한국방사선학회 논문지 Vol.11 No.3

Brain MRI 검사에서는 영상을 얻기 위해 RF Pulse를 인체에 조사하게 되는데 이때 조사된 RF Pulse 에너지의 상당부분은 우리 몸에 그대로 흡수되게 되고 이로 인해 인체의 온도가 상승하게 되는데 노출 정도에 따라 인체에 영향을 주게 된다. 동일한 RF Pulse 에너지를 주었더라도 인체에 금속이 삽입되었다면 금속으로 인해 인체의 전도도가 상당히 증가하기 때문에 SAR값이 증가하고 체온도 역시 상승할 것이다. 따라서 치아임플란트를 했을 때와 하지 않았을 때 인체의 머리에 나타나는 SAR값의 변화와 인체의 온도변화는 차이가 있지 않을까라는 의문으로 이번 연구를 시작하게 되었다. 실험은 3.0 Tesla MRI장비에서 발생되는 128MHz RF Pulse 주파수대에서 치아임플란트의 사용 유무에 따른 인체가 받는 SAR와 체온의 변화를 XFDTD 프로그램을 사용하여 인체두부 모델과 치아임플란트 모델을 활성화시켜 실험하였다. MRI장비에서 치아임플란트로 인해 인체두부 모델에 흡수되는 SAR의 평균값과 체온 상승을 살펴 본 결과 모두 증가하고 있음을 알 수 있다. 또한 계산 결과 평균 최대 SAR값과 뇌 부분의 최대 온도 상승이 국제 안전 기준치 이하로 나타났으나, 치아임플란트의 개수 증가에 따라 값이 변할 수 있으므로 그 영향을 간과할 수 없으며, 향후 과제로 치아임플란트 개수와 체적의 증가와 치아임플란트 재질에 따른 SAR, 온도상승 시뮬레이션이 필요하다. At the Brain MRI examination, RF Pulse are irradiated on the human head in order to acquire MR images. At this time, a considerable part of the irradiated RF Pulse energy is absorbed in our body and the temperature of the human head will rise depending on the degree of exposure, so it will affect the human head. Even if the same RF Pulse energy is given, if the metal is inserted in the human head, the conductivity of the human head is greatly increased by the metal, so the SAR value increases and the temperature also rises. Therefore, we started this research with the question as to whether there is difference between the change in SAR value and temperature displayed on the head of the human according to use or not of the dental implant. Experiments were using the XFDTD program on a 128 MHz RF Pulse frequency by a 3.0 tesla MRI. We can see that both are increasing that the average value of SAR and temperature that absorbed by the human head model used the dental implant. In addition, the average maximum SAR value and the maximum temperature rise in the brain part are shown below the international safety standard value but the influence can not be ignored because of the result may change according to the increase in the number of dental implant. And as future tasks. we need to the simulation of temperature rise and SAR due to an increase in the number of implants and volumes of teeth, dental implant material.