• 제목/요약/키워드: Single-voxel MR spectroscopy

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단위용적 및 다용적 기법 자기공명분광 신호처리 분석 소프트웨어의 개발 (The Development of Signal Processing Software for Single-and Multi-Voxel MR Spectroscopy)

  • 백문영;이현용;신운재;은충기;문치웅
    • 대한전자공학회논문지SP
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    • 제39권5호
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    • pp.544-555
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    • 2002
  • 단위용적기법(Single-Voxel Technique) 및 다용적기법(Multi-Voxel Technique)으로 얻어진 수소원자핵 자기공명분광(Proton Magnetic Resonance Spectroscopy : 1H-MRS) 데이터를 고가의 특정 workstation이 아닌 일반 PC에서 처리${\cdot}$분석 할 수 있는 GUI(Graphical User Interface) 기반의 분광분석용 소프트웨어(S/W)를 개발하고 MRS 임상 데이터로 기초적인 시험을 하였다. 단위용적기법의 MRS 경우에는 시간 영역의 측정신호와 주파수 영역의 분광정보를 한 화면에 동시에 표시할 수 있게 하였고 필요에 따라 위상보정, 필터링(filtering), 퓨리에변환 등으로 후처리 한 후 생체 대사물질(metabolite) 별 MRS 피크 면적 비를 계산하여 정성분석을 하였다. 다용적기법의 MRS에서는 측정된 신호의 재배열 및 3차원 FFT로 분광영상(spectroscopic image)을 재구성하고 이를 T1-강조 또는 T2-강조 영상 위에 중첩시켜 해부학적 정보와 함께 표시할 수 있도록 하였다. 또한 생체에서 대사물질에 해당하는 분광정보의 각 피크의 분포도(metabolite image)를 만들고 해부학적 영상과 중첩시켰다. 병원에 설치되어있는 MR 장치에서 정상인과 뇌에 이상이 있는 환자를 대상으로 얻은 MR 분광 데이터를 처리·분석한 결과 사용자의 편의성이 높을 뿐만 아니라 신뢰성이 우수하여 임상적 활용도가 높을 것으로 기대된다.

3T Multi Voxel Spectroscopy에서 SENSE와 NEX 변화에 따른 정상인 뇌 대사물질 변화 분석 (Alteration Analysis of Normal Human Brain Metabolites with Variation of SENSE and NEX in 3T Multi Voxel Spectroscopy)

  • 성열훈;임재동;이재현;조성봉;우동철;최보영
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제19권4호
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    • pp.256-262
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    • 2008
  • 자기공명분광법(magnetic resonance spectroscopy: MRS)은 인체내 대사물질을 정량분석하여 병변의 조기진단 및 정밀진단에 도움을 주고 있으며, 최근 임상에 이용되고 있는 자기공명분광법은 single voxel spectroscopy (SVS) 기법과 multi voxel spectroscopy (MVS) 기법이 있다. 본 연구에서는 SENSE와 NEX를 변화시킨 multi voxel spectroscopy (MVS)의 데이터와 기존 single voxel spectroscopy (SVS)의 데이터를 비교 분석하여, 각각의 데이터의 유의성 차이를 평가하고자 하였다. 정상 성인 지원자 13명(남자: 5명, 여자: 8명, 평균 41세, 표준편차 11.65세)을 대상으로 chemical shift image (CSI)를 이용한 MVS검사를 시행하였다. 장비는 3.0T Achieva Release Version 2.1 (Philips Medical System, Netherland)을 이용하였고, 8 channel head coil을 사용하여 brain thalamus 부위에서 CSI spectrum을 1 slice 획득하였다. Scan parameter로는 FOV (field of view): $230{\times}184mm^2$, TR (time to repetition): 2000 msec, TE (time to echo): 288 msec, matrix: $15{\times}12$, VOI(view of interest): $110{\times}110mm^2$, voxel size: $15{\times}15{\times}15mm^3$로 하였다. SENSE factor (S)와 NEX (N)는 S1*N1, S2*N1, S2*N2, S3*N2로 변화하여 스펙트럼을 획득하였고, 각 scan time은 5분 54초, 3분 32초, 6분 20초, 4분 20초였다. 얻은 모든 MRS 데이터는 jMRUI 3.0 Version 프로그램에서 분석하였고, SENSE factor와 NEX를 변화시켜 얻은 MVS data 그룹들이 정상 성인 뇌 대사물질의 변화에 영향을 주는지 검증하기 위해 그룹 간에 ANOVA분석을 실행하여 P 값이 0.05보다 크게 나오면 그룹들 사이에 유의한 차이가 없다고 분석하였다. NAA/Cr과 Cho/Cr의 상대적 비율은 MV와 SVS사이에서는 유의한 차이가 없었다. 즉, SENSE factor와 NEX를 변화시켜 얻은 MVS data에서 정상 성인 뇌조직의 대사물질의 변화를 관찰한 결과, S1*N1의 NAA/Cr은 $1.45{\pm}0.03$, Cho/Cr은 $0.88{\pm}0.03$이고, S2*N1의 NAA/Cr은 $1.44{\pm}0.03$, Cho/Cr은 $0.87{\pm}0.05$, S2*N2의 NAA/Cr은 $1.43{\pm}0.02$, Cho/Cr은 $0.87{\pm}0.04$이며, S3*N2의 NAA/Cr은 $1.45{\pm}0.03$, Cho/Cr은 $0.87{\pm}0.03$으로 나타났다(F-value : 1.37, D.F : 3, P-value : 0.262). 그러나 데이터의 질을 측정하기 위한 MVS 데이터의 NAA Peak line-width는 SVS 데이터의 NAA Peak line-width 보다 약 3배 정도 넓었다. 본 연구에서는 MVS에서 SENSE factor와 NEX 값을 다양하게 변화시킨 MVS의 데이터와 SVS의 데이터가 큰 차이가 없음을 확인하였다. 즉, 어는 특정 부위의 뇌 조직의 대사물질은 MVS와 SVS 기법 모두 큰 차이가 없음을 확인할 수 있었다. 그러므로 MVS는 SVS보다 광범한 부위를 짧은 시간 안에 검사할 수 있으므로 매우 유용한 방법이라고 사료된다.

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Compensatory change of opposite hippocampus after temporal lobe surgery in patients with temporal lobe epilepsy Evidence from single-voxel proton MR spectroscopy

  • Lee, Sang-Hyun;Chang, Kee-Hyun;Chung, Chun-Kee;Song, In-Chan;Han, Moon-Hee
    • 대한자기공명의과학회:학술대회논문집
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    • 대한자기공명의과학회 2001년도 제6차 학술대회 초록집
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    • pp.172-172
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    • 2001
  • Purpose: To evaluate compensatory change of opposite hippocampus after temporal lobe surgery in th patient with temporal lobe epilepsy by using single-voxel proton MR spectroscopy. Method: Eighteen patients with intractable temporal lobe epilepsy (TLE) whose MR diagnos was unilateral hippocampal sclerosis (n=11) or localized unilateral anterior temporal lobe lesio (n=7) and who underwent anterior temporal lobectomy were included in the study. Singl proton MRS of opposite hippocampus was carried out on the same day or within 1 week af MR imaging before temporal lobe surgery and after over 1-year post-surgical follow-u Single voxel proton MRS were acquired using GE signa 1.5T scanner and spectrosco system (TR, 1500-2, 000: TE, 136-144). Region of interest (ROI) was placed in a simitar position for all examination to cover the medial temporal lobes including most of the head an body of hippocampus and a part of amygdala, the parahippocampal gyrus. The MR spectr were evaluated with a focus on the metabolite ratio of N-acetylaspartate (NAA choline-containing phospholipids (Cho), creatine (Cr). The metabolite ratios of NAA/ Cr were calculated from the relative peak height measurement. We evaluated change of th intensity ratio NAA/Cr between before and after surgery, to simplify quantification acro patients, because observed decreases in the ratio of NAA/Cr can be interpreted in terms o neuronal or axonal damage.

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자기공명분광법에서 TE와 Voxel 내의 대사물질 양에 따른 스펙트럼 변화 평가에 관한 연구 (Investigation of Varied MR Spectra by TE and Metabolite Amount in the Localized Voxel using the MR Cone-shape Phantom)

  • 우동철;김상수;임향숙;장건호;최보영
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제18권3호
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    • pp.179-185
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    • 2007
  • 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.

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Assessment of Malignancy in Brain Tumors by 3T MR Spectroscopy

  • 최보영;전신수;김범수;이재문;정성택;안창범;오창현;김선일;이형구
    • 대한자기공명의과학회:학술대회논문집
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    • 대한자기공명의과학회 2003년도 제8차 학술대회 초록집
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    • pp.84-84
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    • 2003
  • Purpose: To assess clinical proton MR spectroscopy (MRS) as a noninvasive method for evaluating tumor malignancy at 3T high field system. Materials and methods: Using 3T MRI/MRS system, localized water-suppressed single-voxel technique in patients with brain tumors was employed to evaluate spectra with peaks of N-acetyl aspartate (NAA), choline-containing compounds (Cho), creatine/phosphocreatine (Cr) and lactate. On the basis of Cr, these peak areas were quantificated as a relative ratio.

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유방에 발생한 일차성 비호지킨림프종의 자기공명 분광법 및 확산강조 영상: 2예 (MR Spectroscopy and Diffusion Weighted Imaging Findings of Primary Non-Hodgkin Lymphoma of the Breast: Two Case Reports)

  • 남상유;유은영;최혜영
    • Investigative Magnetic Resonance Imaging
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    • 제18권2호
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    • pp.176-181
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    • 2014
  • 유방의 일차성 비호지킨림프종은 드문 종양으로 유방촬영술과 초음파에서 다양한 영상소견을 보인다. 하지만 자기공명영상소견은 여러개의 증례로만 보고되어 있고, 자기공명분광법과 확산강조영상에 대한 보고는 거의 없다. 저자들은 유방의 일차성 비호지킨림프종을 진단받은 두명의 여자환자의 증례를 기본 자기공명영상에 더하여 자기공명 분광법 및 확산강조 영상소견과 함께 보고하고자 한다. 종양은 유방촬영술과 초음파에서 경계가 좋은 종괴로 나타났으며, 조영증강자기공명영상에서 강한 조영증강을 보였다. 또한 다른 악성종양에서 나타나는 것과 같이 확산강조영상에서는 확산제한을 보이고, 자기공명분광법에서는 콜린값이 증가하는 소견을 보였다.

Assessment of Malignancy in Human Brain Tumors by in vivo 1H MR Spectroscopy at 3 Tesla

  • Choe, Bo-Young;Baik, Hyun-Man;Chu, Myung-Ja;Kwon, Kang-Sei;Chung, Sung-Taek;Oh, Chang-Hyun;Kim, Sun-I;Park, Chi-Bong;Lee, Hyoung-Koo
    • 대한자기공명의과학회:학술대회논문집
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    • 대한자기공명의과학회 2002년도 제7차 학술대회 초록집
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    • pp.80-80
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    • 2002
  • Purpose: Three tesla high field MR has been important to those disciplines that are SNR limited, such as MR spectroscopy. Additionally, increased spectral dispersion is critical for minimizing spectral overlap and simplifying resonance structures. The purpose of this study was to assess clinical proton MR spectroscopy (MRS) as a noninvasive method for evaluating brain tumor malignancy at 3T high field system Materials and Methods: Using 3T MRI/MRS system, localized water-suppressed single-voxel technique in patients with brain tumors was employed to evaluate spectra with peaks of N-acetyl aspartate (NAA), choline-containing compounds (Cho), creatine/phosphocreatine (Cr) and lactate. On the basis of Cr, these peak areas were quantificated as a relative ratio.

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Assessment of Malignancy in Brain Tumors by 3T MR Spectroscopy

  • 최보영;전신수;이재문;정성택;안창범;오창현;김선일;이형구;서태석
    • 한국의학물리학회:학술대회논문집
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    • 한국의학물리학회 2003년도 제27회 추계학술대회
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    • pp.76-76
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    • 2003
  • Purpose: To assess clinical proton MR spectroscopy (MRS) as a noninvasive method for evaluating tumor malignancy at 3T high field system. Methods: Using 3T MRI/MRS system, localized water-suppressed single-voxel technique in patients with brain tumors was employed to evaluate spectra with peaks of N-acetyl aspartate (NAA), choline-containing compounds (Cho), creatine/phosphocreatine (Cr) and lactate. On the basis of Cr, these peak areas were quantificated as a relative ratio. Results: The variation of metabolites measurements of the designated region in 10 normal volunteers was less than 10%. Normal ranges of NAA/Cr and Cho/Cr ratios were 1.67$\pm$018 and 1.16:1:0.15, respectively. NAA/Cr ratio of all tumor tissues was significantly lower than that of the normal tissues (P=0.005). Cho/Cr ratio of high-grade gliomas was significantly higher than that of low-grade gliomas (P= 0.001), Except 4 menigiomas, lactate signal was observed in all tumor cases. Conclusions: The present study demonstrated that the neuronal degradation or loss was observed in all tumor tissues. Higher grade of brain tumors was correlated with higher Cho/Cr ratio, indicating a significant dependence of Cho levels on malignancy of gliomas. This results suggest that clinical proton MR spectroscopy could be useful to predict tumor malignancy. Acknowledgement: This study was supported by a grant of the Mid and Long Term Nuclear R/D Plan Program, Ministry of Science and Technology, Republic of Korea.

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