KR101697359B1

KR101697359B1 - Sar 레벨을 측정하기 위한 rf dosimeter 및 이를 구비한 인체모사 팬텀

Info

Publication number: KR101697359B1
Application number: KR1020160030071A
Authority: KR
Inventors: 서영섭
Original assignee: 한국표준과학연구원
Priority date: 2016-03-14
Filing date: 2016-03-14
Publication date: 2017-01-18

Abstract

본 발명은 SAR(Specific Absorption Rate)를 추정하기 위한 RF dosimeter로서, RF dosimeter는 써미스터를 포함하는 전기회로와, 상기 전기회로의 일단에는 코일 루프(Coil loop)가 연결되고, 타단에는 멀티 미터(Multi-meter)가 연결되어 구성된다.

Description

SAR 레벨을 측정하기 위한 RF DOSIMETER 및 이를 구비한 인체모사 팬텀{RF DOSIMETER FOR MEASURING SAR LEVEL AND HUMAN TORSO PHANTOM HAVING THEREOF}

SAR 레벨을 측정하기 위한 RF dosimeter 및 이를 구비한 인체모사 팬텀에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 자기공명영상 장치를 사용하여 인체를 스캔할 때 정확한 SAR 레벨을 측정하기 위한 RF dosimeter 및 인체모사 팬텀에 대한 것이다.

자기 공명 영상(MRI) 장치는 질병의 진단을 위한 의료용 화상을 생성한다. MRI는 RF transmit coil과 X, Y, Z gradient coil에 의해 생성되는 정자기장과 시변하는 전자기장을 이용한다.

이러한 시변(time-variant)하는 전자기장은 MRI 스캐너의 내부에 형성되는데, MRI 스캔이 이루어지는 동안에 시변하는 전자기장에 의해 유도되는 와전류는 인체의 국부적인 조직에 열감을 느끼게 할 수 있고, 심지어는 RF 전력이 인체에 축적되어 화상을 입을 수 있다.

한편, SAR(Specific Absorption Rate)라고 알려진 것은 인체에 흡수되는 RF 에너지를 결정하는데 필요하다. SAR 값은 인체의 머리에는 6분 동안에 3.2 W/kg로 제한되며, 인체의 몸체에는 4.0 W/kg로 제한된다. 미국의 FDA(the Food and Drug Administration)에 따르면, SAR는 15분 동안에 전체 인체를 평균하여 4 W/kg 보다 적어야 하고, 10분 동안에 인체의 머리에는 3 W/kg 보다 적어야 한다.

MRI 스캔이 이루어지는 동안에 고열에 의한 조직 손상의 위험은 구두로 의사소통을 할 수 없는 어린아이나 신생아들, 팔다리에 감각이 없는 환자, 마취 상태에 있는 환자에게 상대적으로 심각하다. 임상에 사용되고 있는 MR 이미징 시스템 제조업체로부터 리포트되는 SAR 값은 신뢰성과 반복성에 있어서 열악하다.

RF 에너지 축적 레벨에 대한 수치적인 계산결과는 인체와 동일한 크기의 형상과 머리와 같은 해부학적 모델에서 추정된 SAR 레벨에 의해 결정된 것이다. 상이한 펄스 시퀀스에서 SAR 레벨은 큰 변동성의 범위를 가진다.

임상적으로 사용하고 있는 상업적인 MRI 스캐너는 각 스캔에 대한 추정 SAR 레벨을 제공한다. 이 레벨은 RF 파형 시퀀스 파라미터들로부터 계산된 것이다. 거의 모든 경우에 있어서, 방사선 전문가, 물리학자, 기술자들은 전력 레벨을 확인하는 도구를 가지고 있지 못하다.

때때로 환자는 정당한 SAR 레벨로 설정된 MRI 스캔이 이루어지는 동안에 과도한 땀이 발생할 수 있다. 직교 위상을 갖는 RF transmit coil의 고장은 높은 레벨을 갖는 역회전 요소로 이루어진 RF를 발생시킨다. 이는 예상할 수 있는 전력 축적 레벨 보다 휠씬 높을 수 있다. 따라서 MRI 스캐너에 의해 계산할 수 있고 직접적으로 추정할 수 있는 SAR 값이 필요하다.

또한, 종래의 경우 SAR를 측정하기 위한 RF dosimeter는 RF의 진폭 및 파형을 기록하는 디지털 오실로스코프를 사용한다. 그러나 이러한 것은 인체모사 모델로서 적당하지 않는 CuSO₄-doped water를 포함하는 작은 형상의 팬텀에 의지하고 있다.

공개특허공보 제10-2009-0091897호의 유방암 진단장치를 위한 한국인 표준체형 수치팬텀작성방법

의료영상장치의 전자파 안정에 대한 연구(대한안전경영과학회지, 선종률 외2, 2010년12월)

MRI 스캔이 이루어지는 동안에 인체에 축적된 RF(Radiofrequency) 전력에 의해 야기되는 열은 중요한 안전문제를 발생시킨다. 이러한 안전문제를 방지하기 위해 정확한 전자파인체흡수율 (SAR: Specific Absorption Rate)을 측정해야 한다. 하지만 MRI스캐너 콘솔은 부정확한 SAR를 제공한다. 따라서 스캐너 콘솔이 제공하는 SAR과는 독립적으로 정확한 SAR 평가를 위해 RF 전력 축적을 측정할 필요하다. 우리는 스캐닝하는 동안에 부과된 RF 전력에 의해 소모되는 써미스터의 저항을 측정함으로써 새로운 스캐너-독립적인 RF dosimeter의 개발이 필요로 한다.

본 발명은 상기한 요구사항으로부터 안출한 것으로서, 인체모사 팬텀으로부터 용이하게 SAR 레벨을 측정할 수 있는 RF dosimeter 및 이를 구비한 인체모사 팬텀을 제공하려는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 언급한 과제로 제한되지 않는다. 언급하지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 SAR(Specific Absorption Rate)를 추정하기 위한 RF dosimeter로서, 상기 RF dosimeter는 써미스터를 포함하는 전기회로와, 상기 전기회로의 일측에는 코일 루프(Coil loop)가 연결되고, 타측에는 멀티 미터(Multi-meter)가 연결된다.

여기서, 코일 루프는 10 ×10 cm² copper-striped 로 이루어진다.

이때, 상기 써미스터를 포함하는 전기회로는 Insulation Container에 삽입된다.

본 발명에 따르면, 상기 코일 루프와 전기회로 사이에는 일측의 Coaxial cable로 연결되고, 상기 전기회로와 멀티 미터 사이에는 타측의 Coaxial cable로 연결되며, 상기 전기회로는 일측의 Coaxial cable로부터 타측의 Coaxial cable에 이르기까지 제1 커패시터, 초크 코일이 직렬로 연결되어 있고, 제1 커패시터와 초크 코일 사이의 노드(제1 커패시터의 타단 또는 초크 코일의 일단)에는 써미스트가 분기되어 접지점과 연결되며, 초크 코일의 타단에는 제2 커패시터, 제3 커패시터, 직렬 연결된 저항과 배터리가 순차적으로 접지점과 연결된다.

여기서, 상기 초크 코일의 인덕턴스는 21μH이고, 초크 코일의 저항은 145Ω으로 구성한다.

본 발명에 따른 인체모사 팬텀은 토르소(torso) 형상을 갖는 밀폐된 플라스틱 팬텀 용기와, 상기 팬텀 용기의 좌우측에 각각 개재되는 RF dosimeter와, 팬텀 용기의 내부에 채워지는 겔화된(gelled) HEC(hydroxy-ethyl cellulose)로 이루어진다.

한편, RF dosimeter는 팬텀 용기의 좌우측에 각각 직교하도록 2개씩 배치된다.

본 발명에 따르면 RF Dosimeter에 써미스터를 포함하는 전기회로망을 사용하여 정확한 SAR 값의 측정을 가능하다.

또한 정확한 SAR 값의 측정함으로써, 의료기관에서 사용 중인 MRI 장비에 대한 SAR 안전성 진단 및 평가 가능하고, 인체가 받는 온도 변화를 검출하여 안전사고를 미연에 방지할 수 있다.

또한, 병원 등과 같은 의료기관에서 사용 중인 MRI 장비에 대한 SAR 안전성을 진단하고 평가할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 RF dosimeter를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 인체모사 팬텀을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 인체모사 팬텀을 스캔한 것을 나타낸 것이다.
도 4는 시간적 변화에 따른 상대전압을 나타낸 것이다.
도 5는 입력 전력에 대한 측정된 전압의 변화를 나타낸 것이다.
도 6은 특정 스캐너를 측정한 것으로, MRI 스캐너에 리포트된 SAR 값에 대한 측정된 전력을 나타낸 것이다.
도 7은 다른 스캐너를 측정한 것으로, MRI 스캐너에 리포트된 SAR 값에 대한 측정된 전력을 나타낸 것이다.
도 8은 또 다른 스캐너를 측정한 것으로, MRI 스캐너에 리포트된 SAR 값에 대한 측정된 전력을 나타낸 것이다.
도 9는 MRI 스캐너에 리포트된 SAR 값에 대한 측정된 전력을 나타낸 것이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

본 발명에서는 MRI 스캔이 이루어지는 동안에 인체에서 RF 전력 축적의 정확한 측정을 시도해 본다. 실험에서, MR 이미지 환경에서 RF 량의 측정을 위해 비교적 간단한 SAR 전력 축적미터기를 만들고, MRI 스캔이 이루어지는 동안에 SAR 값을 측정하기 위하여 실현가능하게 제안된 RF dosimeter를 살펴본다.

< RF Dosimeter의 설계 및 제작 (RF Dosimeter Design and Construction) >

도 1은 본 발명에 따른 RF dosimeter를 나타낸 것이다.

본 발명에 따른 RF dosimeter는 Coaxial cable의 중간에 Styrofoam insulation container가 설치되어 있다.

도면을 참조하면, 상기 코일 루프와 전기회로 사이에는 일측의 Coaxial cable로 연결되고, 상기 전기회로와 멀티 미터 사이에는 타측의 Coaxial cable로 연결되며, 일측의 Coaxial cable로부터 타측의 Coaxial cable에 이르기까지 제1 커패시터(0.02μF), RF 초크코일(21μH)이 직렬로 연결되어 있고, 제1 커패시터와 RF 초크코일 사이의 노드(제1 커패시터의 타단 또는 RF 초크코일의 일단)에는 써미스트가 분기되어 접지점과 연결되며, RF 초크코일의 타단에는 제2 커패시터, 제3 커패시터, 직렬 연결된 저항(160Ω)과 배터리(1.5V)가 순차적으로 접지점과 연결되어 있다.

여기서 써미스트는 NTC Type, 25 ℃에서 68, Model ERT-J0EA680J, Panasonic Electronic Components, Secaucus, NJ, USA를 사용하였다. 그리고 RF 초크코일의 전체 인덕턴스 21μH, 전체 저항은 145Ω이다.

그리고 Coaxial cable의 일단에는 10 ×10 cm² copper-striped coil loop가 연결되고, Coaxial cable의 타단에는 Multi-meter가 연결되어 있다.

상기와 같이 이루어진 써미스터를 포함하는 전기회로망은 스치로폼으로 만들어진 Insulation Container에 삽입하였다. 이는 써미스터의 감도로 인해 열이 주변 열원으로부터 전달되는 것을 방지할 수 있다. 써미스터에서 소모되는 RF power는 온도가 0.55℃/mV씩 변화된다. 이에 따라 저항이 변화될 수 있다.

이와 같이, RF 필터 회로망을 사용함으로써, MRI 장치에서 스캔이 이루어지는 동안에 써미스터를 통한 RF 유도 직류전압은 적용된 직류전압(실온도 26.3mA)을 사용함으로써 측정된다. 즉 RF로부터 방해받지 않게 된다. 전기회로망의 전체 저항은 233Ω이다. 직류전압에 의해 써미스터에서 소모되는 전력은 Styrofoam insulation container 내부온도에서 1.1mW이다.

< 교정 (Calibration) >

RF synthesizer를 사용하여, RF 전력 변화에 반응하는 시상수 전력회로를 갖는 RF dosimeter 회로는 전압 변화에 걸린 시간이 측정하였고, 순간적으로 과도 상태에서 초기값으로부터 최종값에 이르기까지 63%를 변화하였다. 여기서 사용된 RF synthesizer는 PTS 310, Programmed Test Sources Inc., Littleton, MA, USA이다.

RF dosimeter는 RF synthesizer를 연결함으로써 MRI 스캐너와 관계없이 교정할 수 있는데, RF 전력 증폭기를 RF dosimeter의 입력측에 연결한다.

상기 RF synthesizer의 최대 출력은 13 dBm이고, RF amplifier는 40 dBm의 이득을 갖는다. RF dosimeter의 출력전압의 변화는 디지털 계측기(Multi-meter)를 통해 측정되었다. 여기서 사용된 디지털 계측기는 Fluke 289 FlukeView Forms Combo Kit, Fluke Co., WA, USA를 사용하였는데, 64 and 128 MHz의 고조파 필터를 갖는다. 또한 0, 4, 8, 10, 13, 16, 20, 23, 30, 36, 44, 47, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120 136 MW의 증분 입력 전력으로 구분되어 있다.

< RF 전력측정 (RF Power Measurement) >

RF dosimeter는 4개의 MRI 스캐너로 테스트하였다. 4개의 MRI 스캐너는 an Achieva 1.5 T (Philips Healthcare), a Signa Excite 1.5 T (GE Healthcare), a Magnetom Verio 3 T (Siemens Healthcare) 그리고 an Achieva 3 T (Philips Healthcare)이다.

RF dosimeter를 사용함에 있어서, low-to-high SAR 값(0.1-3.3 W/kg)을 갖는 4 또는 5의 다른 MRI 시퀀스의 RF dosimeter 전압은 두 개의 분리된 자기장의 강도로 다양한 스캐너로 측정하였다. 스캔되는 동안 MRI 스캔과 안정된 전압이 인가되기 이전에 기준 전압을 측정하였고, 2개의 전압 사이의 차이는 각각 SAR 레벨로 계산되었다.

RF 여기 전력은 quadrature body coil에 전달된다. 본 발명에서는 4 또는 8 channel body array coil이 이 실험에 receive coil로 사용되었다. 왜냐하면, 다른 코일들과 비교하여, 환자는 body coil이 사용될 때, 열감을 느낄 수 있고, 이와 더불어 땀이 발생할 수 있기 때문이다. 전압은 전력값으로 변화되었다. 전체 축적된 전력과 SAR 레벨 사이의 상관관계는 스캐너들로부터 조사되었다.

< 인체모사 팬텀의 형상 (Human torso phantom morphology) >

도 2는 본 발명에 따른 인체모사 팬텀을 나타낸 것이다.

그림 2를 참조하면, 두 쌍의 직교 코일 프로브들은 실린더 형상의 인체모사 팬텀에 놓여졌다. 인체모사 팬텀은 인체의 상측몸통만으로 이루어지는 토르소(torso) 형상이며, 50cm (L) ⅹ43 cm (W) ⅹ28 cm (H)의 크기로 제작되었다. 이와 같은 인체모사 팬텀은 미국 인체 치수 표준 데이터(U.S. anthropometric reference data)에 기초한 것이다.

밀폐된 플라스틱 팬텀 용기(15mm 두께)에 대략 16.6 L의 겔화된(gelled) HEC(hydroxy-ethyl cellulose)로 채워진다. 여기서 겔화된 HEC는 25.7 g NaCl, 514.6 g HEC power, 16.6 L의 증류수(conductivity (σ)=0.49 S/m, relative electric permittivity (ε_r)=76, thermal diffusivity=1.4×10^-7 m²/s, and heat capacity=4156 J/(kg℃) at 20℃)로 이루어진다. SAR 측정을 위한 국제 표준 방법으로서 ASTM(the American Society of Testing Materials)에 기초하였다.

겔 용액 속의 기포를 제거하기 위하여 팬텀 용기에 진공을 형성하였다. 수직 및 수평 방향의 B1 필드 자속을 검출하는 2 개의 직교 푸르브의 측정은 각각 시퀀스에서 상이한 SAR 값이 평균화하였다. 그리고 측정된 데이터의 최소 제곱이 수행되었다.

< 확산된 측정을 이용한 독립된 SAR 평가 (Independent SAR assessment using diffusion measurement) >

각각의 MRI 스캐너에서, 높은 SAR에 의해 나타나는 겔 팬텀의 열은 개별적으로 이전과 이후의 높은 SAR 이미지 시퀀스의 동작에 의한 평균 확산값에서 변화가 나타났다.

겔의 수분 확산계수는 실질적으로 free water와 동일하므로, 확산계수 D는 온도 T (33)에 민감하게 반응한다. 확산계수 D는 아래 〈방정식 1〉에 의해 계산된다.

〈방정식 1〉

D = D₀·[(T/T_S)-1]γ

여기서, D₀ = 1.635ⅹ10^-8 m²/s, T_S = 215.05 K, 그리고 γ= 2.063이다.

각각의 실험에서, 팬텀은 환경의 열적 평형이 이루어지기까지 적어도 24시간 동안 스캐너의 내부(scanner room)에 놓여졌다. 그리고 팬텀 무게(20kg)가 MRI 시스템에 입력되었다. 우선, DTI(Diffusion Tensor Imaging) 스캔으로부터 유도된 SAR 값은 각각 MRI 스캐너에서 인체모사 팬텀으로부터 측정되었다.

다음으로, 높은 SAR 시퀀스에 의해 이루어진 SAR 값을 측정하기 위하여, 축 DTI 스캔이 먼저 수행되었으며, 몇분간의 높은 SAR 스캔이 이어졌다. 이어서, DTI 스캔이 반복적으로 수행되었다.

도 3은 본 발명에 따른 인체모사 팬텀을 스캔한 것을 나타낸 것이다.

도면을 참조하면, 팬텀 주변에서 원형 ROI의 팬텀의 평균 확산은 각각 DTI 스캔으로부터 평가되었다. 그리고 온도의 변화가 추정되었다. 측정되는 동안에 팬텀과 환경 사이의 열 교환이 무시된다는 것을 추정하기 위하여, SAR 값과 온도 변화는 아래 〈방정식 2〉에 따른다.

〈방정식 2〉

C_P△T = SAR_DTI·TA_DTI+ SAR_HIGH·TA_HIGH

여기서, C_P는 팬텀의 비열이며, △T는 온도 변화이고, TA는 펄스 시퀀스의 획득 시간이다. 우변의 첫 번째 항은 DTI 시퀀스의 열이고, 우변의 두 번째 항은 높은 SAR 시퀀스의 열을 나타낸다.

< 결과 (RESULTS) >

도 4는 시간적 변화에 따른 상대전압을 나타낸 것이다.

도면을 참조하면, 공급 전압이 RF synthesizer에 인가된 후, RF dosimeter에서의 전압은 기하급수적으로 감소되었고, 27s에서 정상 상태(steady state)에 도달하였다. RF dosimeter의 계산된 응답 시간상수는 5s이었다. 이 실험에서 사용된 4 또는 5 MRI 시퀀스에서 얻어진 최소 스캔 시간은 32s이었다. 따라서 RF dosimeter는 각 MRI 시퀀스의 SAR 전력 축적을 위한 측정이 가능하였다.

도 5는 입력 전력에 대한 측정된 전압의 변화를 나타낸 것이다.

도면을 참조하면, RF synthesizer로부터 유도된 입력전력 대비 RF dosimeter에서 측정된 전력변화를 구별하기 위하여 RF dosimeter가 교정된다. RF dosimeter는 입력전력에서 증가와 함께 측정된 전압 변환의 크기가 선형적으로 증가하는 것을 보여준다. 적합한 추세선은 실제 데이터(R² =0.99)와 매우 유사하다는 것을 보여준다. 각각 64 and 128 MHz에서 최대 측정된 전압은 136 mW의 입력 전력에서 387.3 and 451.5 mV이었다.

이 실험에서는 MRI 시퀀스의 입력전력 레벨이 선형적으로 변화하는 멀티미터가 사용되었다. 그리고 MRI 스케너로부터 RF 입력전력은 교정범위에 있다는 것을 알 수 있다.

도 6은 특정 스캐너를 측정한 것으로, MRI 스캐너에 리포트된 SAR 값에 대한 측정된 전력을 나타낸 것이다.

도면을 참조하면, 측정된 상대 SAR 축적전력은 GE 1.5 T MRI 스캐너(팬텀의 양측면에서 R² = 0.99)에서 계산된 SAR 값과 함께 선형적으로 증가하였다. 가장 높은 SAR MRI 값인 2.6 W/kg에 의하여 증가된 전체 축적된 전력 레벨은 각각 좌측 및 우측으로 9.7 및 9.5mW이었다.

도 7은 다른 스캐너를 측정한 것으로, MRI 스캐너에 리포트된 SAR 값에 대한 측정된 전력을 나타낸 것이다.

도면을 참조하면, Philips 1.5 T MRI scanner(R² =0.99 on both sides of the phantom)로부터 계산된 SAR 값과 함께 측정된 상대 SAR 전력축적이 선형적으로 증가하였다. 가장 높은 3.3 W/kg의 SAR MRI 시퀀스로 증가된 전체 전력 레벨은 각각 좌측과 우측에서 3.6 and 3.7 mW를 나타내었다.

도 8은 또 다른 스캐너를 측정한 것으로, MRI 스캐너에 리포트된 SAR 값에 대한 측정된 전력을 나타낸 것이다.

도면을 참조하면, Siemens 3 T MRI scanner(팬텀의 양측면에서 R² =0.98)로부터 계산된 SAR 값과 더불어 측정된 상대 SAR 전력 축적이 선형적으로 증가되었다. 3.0 W/kg의 SAR MRI 시퀀스에 의해 유도된 축적된 전력 레벨은 각각 좌측과 우측에서 9.5 and 8.6 mW이었다.

< SAR 전력 축적 (The measured relative SAR power deposition) >

도 9는 MRI 스캐너에 리포트된 SAR 값에 대한 측정된 전력을 나타낸 것이다.

도면을 참조하면, Philips 3 T MRI scanner(각각 좌측과 우측에서 R² =0.96 and 0.99)에 의해 계산된 SAR 값이 선형적으로 증가하였다. 2.6 W/kg의 가장 높은 SAR MRI 시퀀스에 의해 유도된 축적 전력 레벨은 좌측과 우측에서 각각 4.7 and 3.9 mW이었다. 각각 스캐너로부터 측전된 SAR 축적 결과를 〈Table 1〉에 요약하였다.

〈Table 1〉

GE 1.5T MRI 시스템을 살펴보면, MRI 스캐너는 1.58 W/kg를 보여주고, 측정된 SAR 값은 1.38 W/kg이었다. Philips 1.5T MRI 스캐너를 살펴보면, MRI 시스템에서 보여주는 SAR 값은 1.48 W/kg이고, 측정된 값은 1.39 W/kg이다. Siemens 3T MRI 시스템을 살펴보면, 보고된 SAR 값은 2.5 W/kg이고, 측정된 SAR 값은 1.96 W/kg이다. Philips 3T MRI 스캐너를 살펴보면, 보고된 SAR 값은 1.5 W/kg이고, 측정된 값은 3.25 W/kg이다.

< RF 측정 전압 변화 (The voltage changes measured in the RF) >

임상에 사용될 수 있는 MRI 스캐너로부터 계산되는 SAR 값과 dosimeter의 상관관계를 발견하였다. 이 dosimeter는 우리에게 다른 펄스 시퀀스의 상대적인 전력 레벨을 정량적으로 나타낸다. 또한 다양한 MR 장치 제조사들과 서로 다른 자기장 강도로부터 이러한 MRI 스캐너의 레벨을 비교할 수 있었다.

이 실험에 따르면, 여기서 사용된 인체모사 팬텀의 양측면에서 RF 전력 축적과 스캐너에 기록된 전체 인체의 SAR 값의 선형적인 관계를 보여준다. RF 전력 축적은 SAR 값에 따라 증가한다. RF 입력전압 레벨을 직접적으로 측정함으로써, RF dosimeter에 의해 측정된 전압의 변화가 사용될 수 있다. 두 개의 1.5T 스캐너와 하나의 3T MRI 스캐너가 테스트되었으며, MRI 스캔이 이루어지는 동안에 양측의 팬텀에서 동일한 RF 전력 축적 레벨이 테스트되었다.

이러한 3개의 MRI 시스템을 비교에 있어서, 다른 3T MRI 시스템은 좌측에서 측정된 RF 전력은 우측에서 측정된 것과 유사하지 않았다. 이러한 결과는 RF 전력 축적 레벨을 특정하기 위한 측량방법은 MRI 스캐너의 기본구조에서 RF 전력의 축적의 예들을 검출하는데 사용되어 질수 있다는 것을 알려준다.

〈Table 1〉은 MRI 장치가 계산해서 리포트하는 SAR 값은 신뢰성이 낮다는 것을 보여준다. 4개의 MRI 스캐너들 중 하나는 리포트된 것보다 높은 SAR 값을 보여준다. 또한 도 6 내지 도 9에서 보여주는 기울기들은 각각 동일한 일치를 보여주지 않는다. 이것은 다른 MR 제조사들이 다른 SAR 값의 검정 기준을 가지고 있다는 의미하며, 사용된 검정 절차는 최종 사용자에게 알려지고 있지 않다.

이와 같은 결과는 방사선 전문가가 임상적으로 환자들을 스캔할 때 중요한 확신을 제공할 수 있다. 부가적으로 이 실험은 MRI 시스템의 양질의 검증과 확신을 제공하는 도구로서 사용될 수 있습니다.

본 발명에서는 인체 표준 몸통 치수를 토대로 실린더 형상의 인체모사팬텀을 제조하고, MRI용 RF dosimeter를 제안한다. 그리고 RF 신서사이저를 이용해 RF전압을 높여 가면서 dosimeter에 연결한 멀티미터에서 전압 변화를 측정함으로써 교정하였다. 제공되는 4개의 1.5 and 3 T 임상에 사용되고 있는 서로 다른 제조회사의 MRI 시스템에 테스트하였다. 이 연구에서는 서로 직교하는 사각 형상의 coil loop에 RF 전력이 전송되며, 4-채널 또는 8-채널 body array coil이 receive coil로서 적용되었다. RF dosimeter과 함께, low-to-high SAR 값(0.1-3.3 W/kg)을 가진 4 또는 5 펄스 시퀀스를 위하여 RF 전력 축적은 4개의 스캐너에서 측정되었으며, RF dosimeter 독출과 스캐너들에 의해 계산된 SAR 레벨 사이의 상관관계를 살펴보았다.

신체 평균 SAR 값에 대한 스캐너는 신체에 전송된 실제 RF 전력에 상당히 과대평가될 수 있다. 계산된 SAR 값은 스캐너의 신뢰성에 좋지 않다. 따라서 부정확한 MRI 스캐너는 환자의 MRI 안전과 관련한 SAR 값을 보여준다. 우리는 MRI 스캔이 이루어지는 동안에 신체에 축적되는 SAR의 정확한 측정값을 얻을 수 있는 RF dosimeter를 개발하고 시험해 보았다.

새로운 RF dosimeter로부터 RF 전력 축적과 스캐너가 보여주는 전체 체내 평균 SAR(specific absorption rate)의 선형적인 관계를 보여준다. 제안된 스캐너-독립적인 RF dosimeter는 MR 안전이라는 측면에서 RF 전력 축적을 측정할 수 있는 표준화된 방법으로서 정확한 SAR 값을 추정할 수 있는 중요한 역할을 수행할 수 있다.

이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims

SAR(Specific Absorption Rate)를 추정하기 위한 RF dosimeter로서,
RF dosimeter는
써미스터를 포함하는 전기회로와,
상기 전기회로의 일측에는 코일 루프(Coil loop)가 연결되고, 타측에는 멀티 미터(Multi-meter)가 연결되고,
상기 코일 루프와 전기회로 사이에는 일측의 Coaxial cable로 연결되고, 상기 전기회로와 멀티 미터 사이에는 타측의 Coaxial cable로 연결되며,
상기 전기회로는 일측의 Coaxial cable로부터 타측의 Coaxial cable에 이르기까지 제1 커패시터, 초크 코일이 직렬로 연결되어 있고, 제1 커패시터와 초크 코일 사이의 노드(제1 커패시터의 타단 또는 초크 코일의 일단)에는 써미스트가 분기되어 접지점과 연결되며, 초크 코일의 타단에는 제2 커패시터, 제3 커패시터, 직렬 연결된 저항과 배터리가 순차적으로 접지점과 연결되는 것을 특징으로 하는 RF dosimeter.
청구항 1에 있어서,
상기 코일 루프는 10 ×10 cm² copper-striped 코일 루프인 것을 특징으로 하는 RF dosimeter.
청구항 1에 있어서,
상기 써미스터를 포함하는 전기회로는 Insulation Container에 삽입되는 것을 특징으로 하는 RF dosimeter.
삭제
청구항 1에 있어서,
상기 초크 코일의 인덕턴스는 21μH이고, 초크 코일의 저항은 145Ω인 것을 특징으로 하는 RF dosimeter.
토르소(torso) 형상을 갖는 밀폐된 플라스틱 팬텀 용기와,
상기 팬텀 용기의 좌우측에 각각 개재되는 청구항 1. 2. 3. 5 중 어느 한 항에 따른 RF dosimeter와,
팬텀 용기의 내부에 채워지는 겔화된(gelled) HEC(hydroxy-ethyl cellulose)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 인체모사 팬텀.
청구항 6에 있어서,
상기 RF dosimeter는 팬텀 용기의 좌우측에 각각 직교하도록 2개씩 배치되는 것을 특징으로 하는 인체모사 팬텀.