MRI 검사

척추 MRI에서 유전 인공물(Dielectric Artifact) 사례

자공사랑 2021. 3. 15. 22:47

유전 인공물(Dielectric Artifact)이란?

유전 효과(dielectric effect)는 전자기장과 물질의 상호 작용으로 나타나고, MRI에서는 B1 필드 불균일성으로 인하여 비정상적으로 밝고 어두운 영역이 나타나게 되는 현상으로 주로 3.0T 이상에서 자주 나타납니다. 이러한 인공물의 특성이 완전히 명확하지는 않지만 일반적으로 유전 인공물(dielectric artifact)이라고 합니다.

 

MRI에서 유전 인공물은 3.0T 복부 검사나 몸통부위 검사에서 영상의 품질을 저하시키는 요인이 됩니다. 특히 RF 파장의 길이를 초과하는 복부 직경을 가진 환자나 체액이 풍부한(예: 임산부 또는 복수 환자) 환자의 경우 영상에서 중앙이 어두워 지거나 음영이 발생하게 됩니다.

 

유전 인공물 비교(A: 3.0T, B: 1.5T) - 복수(ascites)가 있는 63세 환자 복부 MRI

1.5T에서는 RF 파장이 52cm로 대부분의 복부 축 방향의 크기보다 크기 때문에 별로 문제가 발생하지 않지만, 3.0T에서는 RF 파장이 26cm로 감소하게 되므로 복부의 영상 범위내에 위치하여 정상파 효과(standing wave effect)를 초래하고 국소적으로 심한 영상신호 강도의 변화를 일으키게 됩니다.

 

자기장 세기별 RF 파장의 길이 차이

인체 내 물의 전도율 특성은 주자기장의 세기에 의한 물의 높은 전도성 때문에 특히 임신 환자 또는 복수 환자에서 불균일성이 증가하게 되고, 고속스핀에코(FSE) 시퀀스에 사용되는 여러 180 ° 펄스 및 반복 RF 펄스는 B1 필드에 자기적으로 반대되는 전기 와전류를 유도하여 차폐 및 신호 강도 손실을 초래하는 것으로 알려져 있습니다. 이 효과는 주자기장의 세기가 높을 수록 Larmor 주파수와 여기펄스의 주파수가 높아지기 때문에 더욱 크게 나타납니다.

척추 MRI에서 유전 인공물(Dielectric Artifact) 사례

77세 여자, L-Spine MRI 검사의뢰

 

3.0T MRI로 검사하였으나 신호대잡음비(signal to noise, SNR)가 일반적인 환자에 비해 저하되어 흉부 X선 영상을 참고하여 유전 인공물(Dielectric Artifact)을 의심하고 1.5T로 다시 검사 진행

흉부 X-선 영상에서 흉막 삼출(pleural effusion), 피부 주변에 부종이 심함을 확인함

초기 MRI 검사시 흉부 X선 상에 흉막 삼출(pleural effusion), 피부주변에 부종이 심함

첫 번째 MRI 검사 후 1개월이 지나서 F/U으로 다시 MRI 검사 진행, 1개월 후 흉부 X선 영상에서는 흉막 삼출이나, 피부 주변 부종이 보이지 않음

1개월 후에 F/U으로 검사한 L-Spine MRI 검사에서는 유전 인공물(Dielectric Artifact)이 거의 나타나지 않는 것을 확인할 수 있었고, 흉부 X선 영상에서도 흉막 삼출이나, 피부주변 부종이 감소된 것을 확인할 수 있었습니다.

 

이번 사례를 통해 요추 MRI 검사와 같이 넓은 부위를 검사하면서 시상면 영상의 위상부호화 방향으로 체액이 많이 있는 경우 유전 인공물(Dielectric Artifact)이 나타날 수 있음을 확인할 수 있었습니다.

 

개선방법으로는 3.0T MRI 장비보다 RF 파장이 긴 1.5T MRI 장비를 이용하고, 처치 등을 통해 가급적 체액이 감소된 상황에서 검사하는 것이 유전 인공물(Dielectric Artifact)로 인한 SNR 저하나 음영 발생을 줄일 수 있는 방법이라고 생각합니다.

 

많은 관련 논문 등에서 제안한 개선방법을 정리하면,

 

1) 유전체 패드(Dielectric Pad)

3.0T에서 RF 파장 효과로 인한 신호 강도의 변화를 완화하는 간단한 방법은 복부에 유전체 패드 또는 쿠션을 적용하는 것입니다. 이 패드는 유전 상수가 높은 겔을 포함하여 RF 필드의 파장을 감소시키고 B1 불균일성을 감소시킵니다.

 

2) 주자기장 강도 낮춤

3.0T 대신 1.5T에서 환자를 검사하면 3.0T에서 정상파에서 발생하는 음영 아티팩트를 완화할 수 있습니다.

 

3) 다중 채널 RF 전송

B1 균질성을 개선하기 위한 더 고급 접근 방식에는 다중 채널 RF 전송을 사용하여 공간적으로 조정하는 것이 포함됩니다. RF 파형을 생성하고 B1 필드의 공간적 변화를 보상합니다.

 

4) RF 시밍(Shimming)

B1 shimming은 주 B0 자기장의 shimming과 유사하게 B1 필드 자체의 균일성을 개선하는 데 사용할 수도 있습니다. 수신 필드의 불균일성은 RF로 인한 신호 불균일성을 줄이기 위해 정규화 필터를 사용하는 프로세스를 통해 부분적으로 수정할 수 있습니다. 

 

위와 같은 방법을 장비에 따라 적절히 사용한다면 유전 인공물(Dielectric Artifact)에 대한 영향을 감소시켜 영상 품질을 개선할 수 있습니다.

 

 

참고문헌

Yang, Roberta K., et al. "Optimizing abdominal MR imaging: approaches to common problems." Radiographics 30.1 (2010): 185-199.