Abstract
Purpose : The purpose of this study was a phantom study to measure the diffusion properties of water molecules by steady-state free precession diffusion-weighted imaging (SSFP- DWI) with a low b-value and to determine if this sequence might be useful for application to the evaluation of bone marrow pathology. Materials and methods : 1. The phantom study: A phantom study using two diffusion weighted sequences for the evaluation of the diffusion coefficient was performed. Three water-containing cylinders at different temperatures were designed: phantom A was $3^{\circ}C$, B was $23^{\circ}C$ and C was $63^{\circ}C$. Both SSFP and echo planar imaging (EPI) sequences (b-value: $1000s/mm^2$) were performed for comparison of the diffusion properties. The Signal to noise ratios (SNR) and apparent diffusion coefficient (ADC) values of the three phantoms using each diffusion-weighted sequence were assessed. 2. The Clinical study: SSFP-DWI was performed in 28 patients [sacral insufficiency fractures (10), osteoporotic lumbar compression fractures (10), malignant compression fractures (8)]. To measure the ADC maps, a diffusion-weighted single shot stimulated echo-acquisition mode sequence ($650s/mm^2$) was obtained using the same 1.5-T MR imager Results : For the phantom study, the signal intensity on the SSFP as well as the classic EPI-based DWI was decreased as the temperature increased in phantom A to C. The ADC values of the phantoms on EPI-DWI were $0.13{\times}10^{-3}mm^2/s$ in phantom A, $0.22{\times}10^{-3}mm^2/s$ in B and $0.37{\times}10^{-3}mm^2/s$. in C. The SSFP can be regarded as a DWI sequence in view of the series of signal decreases. Conclusion : Bone marrow pathologies with different diffusion coefficients were evaluated by SSFP-DWI. All benign fractures were hypointense compared to the adjacent normal bone marrow where as the malignant fractures were hyperintense compared to the adjacent normal bone marrow.
목적 : 이 연구는 낮은 b값의 SSFP-확산강조영상에 의한 물분자의 확산 성질 측정이 가능한지를 알기 위한 모형연구를 하고 이 기법이 골수질환에 적용이 가능한 가를 아는 것이 목적이다. 재료 및 방법: 모형 연구：순수한 물로 구성된 모형에서 확산강조 영상을 시행하였다. 섭씨 3도, 23도 그리고 63도의 순수한 물로 구성된 모형에서 SSFP 확산강조영상과 echo plannar imaging (EPI) 확산강조영상 (b값: $1000s/mm^2$)을 모두 시행하여 각각에서 신호 대 잡음 비 (SNR; signal to noise ratio)와 확산계수를 얻었다. 임상 연구 : 10명의 천골 부족 골절, 10명의 골다공증에 의한 급성 요추 압박골절, 그리고 전이암에 의한 요추 압박골절 8명에서 각각 SSFP 확산강조영상을 시행하였다. SSFP 확산 강조영상 외 확산계수를 측정하기 위해 single shot stimulated echo-acquisition mode sequence 를 이용한 확산강조영상을 시행하였다. 결과: 모형연구에서 EPI 확산 강조영상뿐만 아니라 SSFP 확산강조영상에서 물의 온도가 증가됨에 따라 신호강도의 감소를 보였다. EPI-확산계수 영상에서 확산계수 값은 3도의 물은 $0.13{\times}10^{-3}mm^2/s$, 23도는 $0.22{\times}10^{-3}mm2/s$ 그리고 63도에서 $0.37{\times}10^{-3}mm^2/s$를 나타냈다. 이러한 결과는 SSFP 기법은 비록 낮은 b 값을 가지지만 확산 강조 영상으로 확신된다. SSFP 확산강조영상에서 모든 천골 부족 골절과 골다공증 척추 압박골절은 높은 확산계수를 의미하는 저신호강도를 전이암에 의한 압박골절은 낮은 확산 값을 나타내는 고신호 강도를 보였다. 결론 : SSFP 확산강조영상에서 다른 확산계수를 가진 골수질환이 영상화 되었으며 모든 양성골절은 주위 정상 골수에 비해 저신호강도, 악성 종양에 의한 골절은 고신호강도로 관찰되었다.
(Department of Diagnostic Radiology, College of Medicine, Yeungnam University)