• Investigative Magnetic Resonance Imaging
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• 제23권1호
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• pp.34-37
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• 2019

Gadolinium contrast agents (CAs) are integral components of clinical magnetic resonance imaging (MRI). However, safety concerns have arisen regarding the use of gadolinium CAs, due to their association with nephrogenic systemic fibrosis (NSF). Furthermore, recently the long-term retention of $Gd^{3+}-based$ CAs in brains patients with normal renal function raised another possible safety issue. The safety concerns of $Gd^{3+}-based$ CAs have been based on the ligand structure of $Gd^{3+}-based$ CAs, and findings that $Gd^{3+}-based$ CAs with linear ligand structures showed much higher incidences of NSF and brain retention of CAs than $Gd^{3+}-based$ CAs with macrocyclic ligand structure. In the current study, we report the in vivo biodistribution profile of a new highly stable multifunctional $Gd^{3+}-based$ CA, with macrocyclic ligand structure (HNP-2006). MR imaging using HNP-2006 demonstrated a significant contrast enhancement in many different organs. Furthermore, the contrast enhanced tumor imaging using HNP-2006 confirmed that this new macrocyclic CA can be used for detecting tumor in the central nervous system. Therefore, this new multifunctional HNP-2006 with macrocyclic ligand structure shows great promise for whole-body clinical application.

• Nuclear Engineering and Technology
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• 제56권5호
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• pp.1803-1812
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• 2024

The attractive properties of gadolinium-based nanoparticles as a positive contrast agent for magnetic resonance imaging (MRI) have piqued the interest of both researchers and clinicians. Nonetheless, due to the biotoxicity of gadolinium (III) ions' free radicals, there is a need to address this issue. Therefore, this research aimed to develop a biocompatible, dispersible, stable, hydrophilic, and less toxic cellulose nanocrystals/gadolinium oxide nanocomposite as contrast agent properties for MRI purposes. This study aimed to synthesize gadolinium oxide nanoparticles coated with cellulose nanocrystals with polyethylene glycol and sodium hydroxide (CNCs-PEG/NaOH)/Gd₂O₃ using the gamma irradiation method to reduce the particle size. The results showed that using a gamma irradiation dose of 10 kGy, quasi-spherical morphology with a size of approximately 5.5 ± 0.65 nm could be produced. Furthermore, the cytocompatibility of (CNCs-PEG/NaOH)/Gd₂O₃ nanocomposite synthesized was assessed through MTT assay tests on Hep G2 cells, which demonstrated good cytocompatibility without any cytotoxic effects within a concentration range of (10 ㎍/mL - 150 ㎍/mL) and had sufficient cellular uptake. Moreover, the T₁-weighted MRI of (CNCs-PEG/NaOH)/Gd₂O₃ nanocomposite revealed promising results as a positive contrast agent. It is envisaged that the gamma irradiation method is promising in synthesizing (CNCs-PEG/NaOH)/Gd₂O₃ nanocomposite with nanoscale for different applications, especially in the radiotherapy field.

• Korean Journal of Radiology
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• 제25권3호
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• pp.257-266
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• 2024

Objective: To investigate molecular and functional consequences of additional exposures to iodine- or gadolinium-based contrast agents within 24 hours from the initial intravenous administration of iodine-based contrast agents through an animal study. Materials and Methods: Fifty-six Sprague-Dawley male rats were equally divided into eight groups: negative control, positive control (PC) with single-dose administration of CT contrast agent, and additional administration of either CT or MR contrast agents 2, 4, or 24 hours from initial CT contrast agent injection. A 12 µL/g of iodinated contrast agent or a 0.47 µL/g of gadolinium-based contrast agent were injected into the tail vein. Serum levels of blood urea nitrogen, creatinine, cystatin C (Cys C), and malondialdehyde (MDA) were measured. mRNA and protein levels of kidney injury molecule-1 (KIM-1) and neutrophil gelatinase-associated lipocalin (NGAL) were evaluated. Results: Levels of serum creatinine (SCr) were significantly higher in repeated CT contrast agent injection groups than in PC (0.21 ± 0.02 mg/dL for PC; 0.40 ± 0.02, 0.34 ± 0.03, and 0.41 ± 0.10 mg/dL for 2-, 4-, and 24-hour interval groups, respectively; P < 0.001). There was no significant difference in the average Cys C and MDA levels between PC and repeated CT contrast agent injection groups (Cys C, P = 0.256-0.362; MDA, P > 0.99). Additional doses of MR contrast agent did not make significant changes compared to PC in SCr (P > 0.99), Cys C (P = 0.262), and MDA (P = 0.139-0.771) levels. mRNA and protein levels of KIM-1 and NGAL were not significantly different among additional CT or MR contrast agent groups (P > 0.05). Conclusion: A sufficient time interval, probably more than 24 hours, between repeated contrast-enhanced CT examinations may be necessary to avoid deterioration in renal function. However, conducting contrast-enhanced MRI on the same day as contrast-enhanced CT may not induce clinically significant kidney injury.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제43권4호
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• pp.193-198
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• 2022

Contrast enhanced magnetic resonance imaging using gadolinium-based contrast agent (GBCA) is a very useful in vivo technique to visualize the inner ear pathology including endolymphatic hydrops. Although systemic intravenous (IV) administration can visualize the perilymph space, the visualization was possible by indirect passage of contrast agent through blood-perilymph barrier. All animal experimental procedures were performed under anesthesia with 5% isoflurane. Lipopolysaccharide (LPS) was instilled into the left tympanic cavity through the tympanic membrane using a sterile 27gauge needle to induce hydrops model. Tucker-Davis Technologies system was used to measure Auditory Brainstem Responses (ABRs). For intracerebroven-tricular (ICV) administration, 25 µmol of GADOVIST (Bayer, Berlin, Germany) was used and diluted GADOVIST injection was 10 µl. MR imaging was acquired with a 9.4 Tesla MRI scanner. Transmit-receive volume coil with 40 mm inner diameter and 75 mm out diameter was used. ICV administration well demonstrated the strong enhancement along the cerebrospinal fluid (CSF) microcirculation pathway including CSF fluid in the subarachnoid space and CSF space of the inner ear structures. On the other hand, IV administration showed no contrast enhancement along the CSF microcirculation pathway and showed weak enhancement in the inner ear structures. In case of rat hydrops model, ICV administration showed that the reduced contrast enhancement in the perilymph space of the hydrops induced inner ear compared to the contrast enhancement in the perilymph space of the normal inner ear. New systemic ICV administration method provide contrast enhancement of GBCA in the inner ear through CSF microcirculation pathway.

• 한국방사선학회논문지
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• 제11권7호
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• pp.589-595
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• 2017

본 연구는 1H-MRS 검사 시 조영제 사용이 대사물질의 spectrum에 어떤 영향을 미치는지 비교 분석함으로써, 조영제 주입 후 MRS 시행의 가능성을 알아보고자 하였다. 연구방법은 2017년 1월부터 동년 5월까지 뇌 MRI 검사를 시행한 30명을 대상으로, 조영제 주입 전, 후 전두엽 백질 부분의 spectrum을 획득하여 뇌 조직의 대사물질 spectrum을 비교평가 하였다. 연구결과, 조영제를 주입할 경우 각 대사물질의 spectrum은 통계적으로 의미가 없어 조영제 사용이 대사물질의 spectrum에 영향을 미치지 않음을 알 수 있었다. 결론적으로 대조도가 떨어져 병변의 위치파악이 힘든 경우 정확한 위치의 spectrum을 얻기 위해선 조영제를 사용하여 대조도를 높인 다음 MRS를 시행하는 것이 바람직 할 것으로 사료된다.

• 대한신경과학회지
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• 제36권4호
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• pp.399-401
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• 2018

• 전자공학회논문지
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• 제53권12호
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• pp.131-138
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• 2016

본 연구에서는 CT에서 사용되는 요오드화 조영제가 가돌리늄조영제와 비교하여 MR영상신호에 어떠한 영향을 미치는지 알아보고자 하였으며, 이에 따른 CT조영증강 검사 이후 MRI검사를 시행하는 프로토콜이 적정한지에 대하여 논하고자 하였다. 실험은 iodine과 gadolinium의 두 개의 팬텀을 제작하여 MRI에서의 통상적인 T1, T2, T2 FLAIR, 3D Angio 검사를 시행 후, 이에 대한 정량적 분석이 이루어졌다. 실험결과 체내 자유수(Free water)와 유사한 셀라인의 신호강도 SSI(Saline's Signal Intensity)는 iodine팬텀에서 각 175, 1231, 333, 37 [a.u]을 보였고, gadolinium팬텀에서 101, 1021, 321, 31 [a.u]을 기록하였다. 셀라인의 SI(Signal Intensity)를 기준으로 가장 큰 차이의 신호강도 BDEPS(the Biggest Difference of EPS)는 iodine팬텀에서 각 1297, 123, 757, 232 [a.u]를 보였고, gadolinium팬텀에서 793, 6, 1495, 365 [a.u]를 기록하였다. 이때 셀라인과 비교한 신호증강정도 EPS(Enhancement Percentage to Saline)는 iodine팬텀에서 641.1 -90.0, 127.3, 527%를 보였고, gadolinium팬텀에서 685.1, 99.4, 365.7, 1077.4% 기록하였다. BDEPS를 보이는 지점인 BP(BDEPS's point)는 iodine팬텀에서 900, 900, 477, 900 mmol을 보였고, gadolinium팬텀에서 4, 0.2, 0.2, 40 mmol을 기록하였다. 셀라인과 비교 하여 육안으로 SI변화를 확인할 수 있는 지점 CPSS(Change Point of SI to SSI)는 iodine팬텀에서 63, 423, 63, 29 mmol을 보였고, gadolinium팬텀에서 각 [50, 30], [4, 0.2], [4, 1], 0.2 mmol을 기록하였다. 본 연구를 통하여 iodine 역시 MR신호에 영향을 끼치며, 이는 gadolinium과는 다른 패턴을 보이는 것을 확인하였다. 이에 따라 임상현장에서 본 연구의 정량화 데이터를 감안하여 CT와 MRI 검사 순서 프로토콜을 결정한다면 유용한 진단학적 MR영상을 구현 할 수 있을 것으로 사료된다.

• Bulletin of the Korean Chemical Society
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• 제31권5호
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• pp.1177-1181
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• 2010

The synthesis and characterization of gold nanoparticles coated by Gd-chelate (GdL@Au) is described, where L is a conjugate of DTPA (DTPA = diethylenetriamine-N,N,N',N",N"-pentaacetic acid) and 4-aminothiophenol. These particles are obtained by the replacement of citrate from the gold nanoparticle surfaces with gadolinium chelate (GdL). The average size of GdL@Au is 12 nm with a loading of GdL reaching up to $1.4{\times}10^3$ per particles, and they demonstrate very high r1 relaxivity (${\sim}10^4mM^{-1}s^{-1}$) and the r1 relaxivity per [Gd] is as high as $10mM^{-1}s{-1}$. Here, we also describe the use of bimodality of this contrast agent (CA) as a highly efficient CT contrast agent based on gold nanoparticles (GNPs) that overcome the limitations of iodine based contrast agent. The MTT assay performed on this CAs reveals the cytotoxicity as low as that for Omniscan$^{(R)}$ in the concentration range required to obtain intensity enhancement in the in vivo MRI study.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제15권8호
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• pp.5124-5130
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• 2014

조영제의 희석률 변화에 따른 신호강도를 분석하여 조영증강 자기공명혈관조영검사 시 점도와 삼투압에 따른 부작용을 최소화하고 신호강도를 높여 영상의 질을 향상시키고자 하였다. 연구방법은 조영제가 혈관에 주입되면 혈액과 희석되어 mol 농도가 변화되고, 그에 따라 신호강도의 변화를 일으킴에 착안하여 phantom을 제작하였다. phantom 결과를 바탕으로 임상실험은 2013년 11월부터 2014년 1월까지 조영제를 희석한 군(30명)과 희석하지 않은 군(30명)으로 구분하여 뇌혈관의 신호강도를 비교하였다. 연구결과, 조영제 mol 농도 변화에 따른 phantom의 신호강도는 0.0125mmol부터 급격히 증가하다 20mmol에서 최고점을 이룬 후 200mmol부터 평형을 이루었다. 임상실험에서도 조영제를 희석하여 검사한 영상의 신호강도가 모두 높게 나타나, 1000mmol 조영제 사용에 비해 500mmol로 희석하여 사용함이 최고점인 20mmol에 근접하여 우수함을 알 수 있었다. 결론적으로 조영제를 희석하여 사용함으로써 점도와 삼투압을 저하시키고, 영상의 질을 향상시킬 수 있었으므로 임상적용의 유용성이 높다고 할 수 있다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제20권6호
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• pp.439-444
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• 2020

이 연구는 자기공명영상검사 시 조영제 주입용으로 사용되는 자동주입기에서 조영제 역류에 의한 생리식염수의 오탁 현상을 방지할 수 있는 대안을 모색하고자 하였다. 연구방법은 실린지 내에서 조영제 역류를 차단할 대안으로 밸브를 자체 제작한 다음, 임상적용의 유용성을 알아보기 위해 생리식염수의 상태를 세 그룹으로 나누고 조영제 주입을 실험하여 각각 채취한 생리식염수의 지방소거 T1 강조영상으로 신호강도를 비교하였다. 연구결과, 그룹 1의 조영제 주입 전 생리식염수와 그룹 3의 역류방지용 밸브를 적용한 조영제 주입 후 생리식염수가 통계적으로 유의한 차이가 없었다(p>0.05). 이는 자체 제작한 역류방지용 밸브가 조영제 주입 시 생리식염수로 역류하는 조영제를 완벽히 차단한 것으로 분석된다. 결론적으로 조영제 자동주입기를 활용한 자기공명영상 동적검사 시 본 연구에서 제시한 역류방지밸브를 적용한다면 조영제 역류로 인한 생리식염수의 오탁 현상을 예방할 수 있으리라 본다.