Progress in Medical Physics (한국의학물리학회지:의학물리)

Korean Society of Medical Physics (한국의학물리학회)
권호 표지

Investigation of Varied MR Spectra by TE and Metabolite Amount in the Localized Voxel using the MR Cone-shape Phantom

자기공명분광법에서 TE와 Voxel 내의 대사물질 양에 따른 스펙트럼 변화 평가에 관한 연구

  • Woo, Dong-Cheol (Departments of Biomedical Engineering, The Catholic University of Korea College of Medicine) ;
  • Kim, Sang-Soo (Departments of Molecular Biology, The Catholic University of Korea College of Medicine) ;
  • Rhim, Hyang-Shuk (Departments of Molecular Biology, The Catholic University of Korea College of Medicine) ;
  • Jahng, Geon-Ho (Department of Radiology, East-West Neo Medical Center, Kyung-Hee University) ;
  • Choe, Bo-Young (Departments of Biomedical Engineering, The Catholic University of Korea College of Medicine)
  • 우동철 (가톨릭대학교 의과대학 의공학교실) ;
  • 김상수 (가톨릭대학교 의과대학 분자생명의학과) ;
  • 임향숙 (가톨릭대학교 의과대학 분자생명의학과) ;
  • 장건호 (경희대학교 동서신의학병원 진단방사선과) ;
  • 최보영 (가톨릭대학교 의과대학 의공학교실)
  • Published : 2007.09.30
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Abstract

The purpose of this study is to investigate the spectra of a magnetic resonance spectroscopy (MRS) in accordance with the variance of TE and the volumes of metabolites in a localized voxel for the quality assurance using a designed single voxel spectroscopy QA phantom. Because a cone-shade phantom is designed as the volume of metabolite in a localized voxel is changeable, we try to analyze the peaks of each metabolite (NAA, Cr, Cho, Lac, etc.) in accordance with metabolite volume in a localized voxel as well as echo time (TE). All data were obtained using a 3T MRI/MRS machine and analyzed using $jMRUI^{(R)}$. The results of this study show that TE is in inverse proportion to the noise of MRS and the longer TE and the less metabolite volume in the localized voxel, the peak intensities of each metabolite decrease. In case of the lactate, its peak was observed on the all TE only if the greatest metabolite is included in the localized voxel. Then, the intensity of a metabolite is more sensitive to the metabolite volume in the localized voxel than the TE. These obtained in vitro MRS data is provide the guideline that is important for in vivo metabolite quantification. But, in the edge of cone-shape vial air bubbles were observed and spectrum could not obtained. Therefore our cone-shape MRS phantom needs to be modified in order to solve these problems.

본 연구는 자기공명분광법(Magnetic Resonance Spectroscopy: MRS)에 있어서 기존 개발된 Multi-Voxel Spectroscopy (MVS)을 위한 MR 원뿔형 팬톰을 Single voxel spectroscopy (SVS)용으로 개선하여 선정된 Voxel내의 대사물질의 양과 TE 변화에 따른 스펙트럼의 변화를 관찰하였다. 원뿔형 팬톰은 Voxel를 선정하는 위치에 따라서 그 안에 포함되는 대사물질의 양을 변화시킬 수 있다는 점에 착안하여 Voxel안에 포함되는 뇌대사물질의 양과 TE시간에 따른 각 대사물질(NAA, Cr, Cho, Lac 등)의 Peak에 대한 정량적인 분석을 시도하였다. 실험은 3T MRI/MRS 장비에서 이루어졌고, 데이터를 분석하는데 $jMRUI^{(R)}$라는 프로그램이 사용되었다. 실험 및 분석 결과 대체로 Echo Time (TE)가 커질수록 잡음이 감소하는 경향을 확인할 수 있었고 또한 TE가 커질수록, Voxel 안의 뇌대사물질의 양이 적을수록 각 대사물질의 peak intensity가 감소하는 것을 관찰할 수 있었다. 특히 Lactate의 경우, 정위선정된 Voxel안에 가장 많은 양의 대사물질이 포함되었을 때만 스펙트럼 분석이 가능한 정도의 Peak intensity를 얻을 수 있었고 대부분의 TE에서 분석 가능한 것으로 보아 각 대사물질의 intensity는 TE보다는 Voxel내의 대사물질의 양에 더욱 민감하다는 결론을 도출 할 수 있었고, 이러한 Lac에 대한 in vitro 데이터는 정량분석 시에 있어서 in vivo상에서 대사물질의 정량화를 하는 데 있어서 중요한 가이드라인을 제시할 것으로 예상된다. 그러나, 원뿔의 모서리 부분에 표면장력에 의하여 수많은 공기방울이 MR image상에서 관찰되고 또한 MRS상에서 그 스펙트럼을 얻을 수 없었는데 이는 앞으로 원뿔형 MRS 팬톰을 구조적, 기술적으로 더욱 개선해야 할 여지를 남겨두고 있다.

Keywords