KR20070061144A - 확산텐서영상용 팬텀 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 확산텐서의 주요 물리량인 확산 비등방성, 확산 주축 및 확산 주축의 경로를 측정할 수 있고, 확산텐서영상(DTI)의 정확도를 평가할 수 있는 확산텐서영상용 팬텀을 제공한다. 본 발명에 따른 확산텐서영상용 팬텀은 수용 공간을 제공하는 외부 용기; 상기 외부 용기의 수용 공간 내에 배치되고 마이크로튜브의 다발로 이루어진 확산 측정용 물질; 및 상기 외부 용기의 수용 공간 내에 배치되고 상기 확산 측정용 물질을 특정 위치에 고정시키는 고정용 물질을 포함한다.
Description
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 확산텐서영상용 팬텀을 도시하는 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 확산텐서영상용 팬텀을 도시하는 상층부 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 확산텐서영상용 팬텀을 도시하는 분리 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 확산텐서영상용 팬텀을 도시하는 상층부 단면도이다.
도 5는 도 3에 도시된 확산텐서영상용 팬텀을 도시하는 하층부 단면도이다.
본 발명은 확산텐서의 주요 물리량인 확산 비등방성, 확산 주축 및 확산 주축의 경로를 측정할 수 있고, 확산텐서영상(DTI)의 정확도를 평가할 수 있는 확산텐서영상용 팬텀에 관한 것이다.
일반적으로 뇌 기능에 이상이 의심될 때 실시하는 자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging, MRI)은 뇌 속의 형태를 보는 것이기 때문에 신경의 손상으로 운동 장애가 오면 세부적인 진단이 불가능하다. 그러나 확산텐서영상(Diffusion Tensor Imaging, DTI)은 뇌의 신경세포를 영상으로 촬영할 수 있어 보다 세부적인 진단이 가능하다.
확산텐서영상 기법은 잉크 한 방울을 물 컵에 떨어뜨리면 물의 분자운동에 따라 원 모양으로 잉크가 퍼지는 원리에 착안하여, 물 분자의 확산 방향과 속도를 측정함으로서 뇌 신경세포를 영상으로 재현한다. 즉 뇌신경의 한 부분이 막히거나 손상되면 물 분자운동에 변화가 생기고, 깊숙한 부위의 손상도 파악할 수 있어 종래 알 수 없었던 뇌질환들에 대한 진단도 가능하다.
확산텐서영상 기법은 생체조직의 구조에 따라 물 분자의 확산 정도가 다르다는 사실을 이용하여 이러한 확산의 비등방성(anisotropy)에 의한 생체조직의 미세구조를 규명하는 새로운 영상기법으로서 신경과학적인 측면뿐만 아니라 임상적인 측면에서도 매우 중요하다. 왜냐하면 뇌백질의 미세 구조의 이상은 일반적인 의료 영상에서는 규명되지 않는 질환들에 대해서도 매우 높은 특이성을 나타내는 것으로 보고되고 있기 때문이다.
특히 현재의 영상 기술로는 규명하기 어려운 치매와 같은 퇴행성 뇌질환의 진단에 매우 유용하다고 보고되고 있고 최근에는 이러한 확산텐서영상의 정량화를 위하여 정상조직과 손상된 조직 간의 구역화를 전산적으로 처리하려는 시도가 일부 선진국을 중심으로 진행 중이다.
뇌신경질환에 대한 새로운 진단기술인 확산텐서영상의 정량화를 위해서는 먼저 확산텐서영상 기술의 정확도를 규명하기 위한 표준 팬텀의 제작이 절실히 요구 된다. 뇌백질 구조물의 확산텐서량은 나이에 따라 다르며 또한 정상인과 환자에서 다르며 아시아인과 서양인에서 다를 수 있다. 따라서 확산텐서영상을 뇌신경계 질환에 적용하기 위해서는 본 기법이 확산텐서량을 정확히 구별해 내는지 여부를 판별하기 위해 확산텐서영상을 위한 표준 팬텀의 제작이 절실히 요구된다.
본 발명의 목적은 확산텐서의 주요 물리량인 확산 비등방성, 확산 주축 및 확산 주축의 경로를 측정할 수 있고, 확산텐서영상(DTI)의 정확도를 평가할 수 있는 확산텐서영상용 팬텀을 제공하는 것이다.
본 발명은 수용 공간을 제공하는 외부 용기; 상기 외부 용기의 수용 공간 내에 배치되고 마이크로튜브의 다발로 이루어진 확산 측정용 물질; 및 상기 외부 용기의 수용 공간 내에 배치되고 상기 확산 측정용 물질을 특정 위치에 고정시키는 고정용 물질을 포함하는 확산텐서영상용 팬텀을 제공한다.
상기 외부 용기는 아크릴계 수지로 이루어질 수 있다.
상기 아크릴계 수지는 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 및 메틸아크릴레이트와 메틸메타크릴레이트의 공중합체로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 마이크로튜브는 10 um 이하의 직경을 가질 수 있다.
상기 확산 측정용 물질은 마이크로튜브 다발을 포함하는 천연 섬유성 물질일 수 있다.
상기 확산 측정용 물질은 수분 흡수 시 팽창하는 마이크로 비드가 충전된 직 경 1 cm 이하의 비금속성 튜브일 수 있다.
상기 확산 측정용 물질은 상기 수용 공간의 중심부에 소용돌이 형태로 및 상기 수용 공간의 가장자리에 직선 형태로 배치될 수 있다.
상기 고정용 물질은 가온 시 액화되고 냉각 시 고화되는 물질일 수 있다.
상기 고정용 물질은 액체 아크릴계 수지 또는 파라핀일 수 있다.
본 발명은 수용 공간을 제공하는 제1 외부 용기, 상기 제1 외부 용기의 수용 공간 내에 배치되고 제1 마이크로튜브의 다발로 이루어진 제1 확산 측정용 물질, 및 상기 제1 외부 용기의 수용 공간 내에 배치되고 상기 제1 확산 측정용 물질을 특정 위치에 고정시키는 제1 고정용 물질을 포함하는 제1 확산텐서 측정부; 및 수용 공간을 제공하는 제2 외부 용기, 상기 제2 외부 용기의 수용 공간 내에 배치되고 제2 마이크로튜브의 다발로 이루어진 제2 확산 측정용 물질, 및 상기 제2 외부 용기의 수용 공간 내에 배치되고 상기 제2 확산 측정용 물질을 특정 위치에 고정시키는 제2 고정용 물질을 포함하는 제2 확산텐서 측정부를 포함하고, 상기 제1 확산텐서 측정부 및 제2 확산텐서 측정부는 적층되어 배치되고, 상기 제1 마이크로튜브 및 제2 마이크로튜브의 직경이 상이한 것을 특징으로 하는 확산텐서영상용 팬텀을 제공한다.
상기 각 외부 용기는 아크릴계 수지로 이루어질 수 있다.
상기 아크릴계 수지는 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 및 메틸아크릴레이트와 메틸메타크릴레이트의 공중합체로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
상기 각 마이크로튜브는 10 um 이하의 직경을 가질 수 있다.
상기 각 확산 측정용 물질은 마이크로튜브 다발을 포함하는 천연 섬유성 물질일 수 있다.
상기 각 확산 측정용 물질은 수분 흡수 시 팽창하는 마이크로 비드가 충전된 직경 1 cm 이하의 비금속성 튜브일 수 있다.
상기 각 확산 측정용 물질은 상기 수용 공간의 중심부에 소용돌이 형태로 및 상기 수용 공간의 가장자리에 직선 형태로 배치될 수 있다.
상기 각 고정용 물질은 가온 시 액화되고 냉각 시 고화되는 물질일 수 있다.
상기 각 고정용 물질은 액체 아크릴계 수지 또는 파라핀일 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 확산텐서영상용 팬텀을 도시하는 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 확산텐서영상용 팬텀을 도시하는 상층부 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 확산텐서영상용 팬텀은 외부 용기(11), 확산 측정용 물질(12 내지 16), 및 고정용 물질(17)을 포함한다.
외부 용기(11)는 확산 측정용 물질(12 내지 16) 및 고정용 물질(17)과 같은 물질들의 수용 공간을 제공한다.
외부 용기(11)는 아크릴계 수지, 또는 외부 충격 시 잘 깨지지 않으면서 온도 변화에 민감하지 않은 비금속성 물질로 형성될 수 있다.
상기 아크릴계 수지는 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 및 메틸아크릴레이트와 메틸메타크릴레이트의 공중합체로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.
확산 측정용 물질(12 내지 16)은 상기 외부 용기(11)의 수용 공간 내에 배치되고 마이크로튜브의 다발로 이루어진다.
상기 마이크로튜브는 10 um 이하의 직경을 갖는 것이 바람직하다.
상기 확산 측정용 물질(12 내지 16)은 마이크로튜브 다발을 포함하는 천연 섬유성 물질일 수 있다. 예컨대, 상기 마이크로튜브 다발을 포함하는 천연 섬유성 물질은 배추 잎과 같은 채소의 잎 또는 대나무 줄기와 같은 각종 식물의 줄기일 수 있다. 또한, 상기 확산 측정용 물질(12 내지 16)은 동물의 근육 조직일 수도 있다. 하지만, 상기 천연 섬유성 물질 및 동물의 근육 조직은 부패하기 쉬우므로 장기 사용에는 바람직하지 않고, 일회용으로 사용가능할 것이다.
또한, 상기 확산 측정용 물질(12 내지 16)은 수분 흡수 시 팽창하는 마이크로 비드가 충전된 직경 1 cm 이하의 비금속성 튜브일 수 있다. 1 cm 이하의 튜브에 건조된 마이크로 비드를 충전한 후 증류수를 주입하여 마이크로 비드를 수화시키는 과정을 통해 상기 마이크로 비드가 충전된 튜브를 제조할 수 있다.
상기 확산 측정용 물질(12 내지 16)은 상기 수용 공간의 중심부에 소용돌이 형태(13)로 및 상기 수용 공간의 가장자리에 직선 형태(14, 15, 16, 17)로 배치될 수 있다. 이상의 배치는 확산텐서의 비등방성을 정확히 측정하면서 확산텐서의 주축의 방향성에 대한 정보를 제공하는데 유리하다. 기타 기능적 배치를 위해 직사 각형 또는 타원형 등의 배열이 가능하다.
고정용 물질(17)은 상기 외부 용기(11)의 수용 공간 내에 배치되고 상기 확산 측정용 물질(12 내지 16)을 특정 위치에 고정시키는 역할을 한다. 상기 고정용 물질(17)은 상기 확산 측정용 물질(12 내지 16)이 차지하는 공간을 제외한 상기 외부 용기(11)의 수용 공간을 차지할 수 있다.
본 발명에 따른 확산텐서영상용 팬텀을 용이하게 제조하기 위해서, 상기 고정용 물질(17)은 가온 시 액화되고 냉각 시 고화되는 물질일 수 있다. 예컨대, 상기 고정용 물질(17)은 액체 아크릴계 수지 또는 파라핀일 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 확산텐서영상용 팬텀의 동작 과정에 대해 설명한다. 먼저, 상기 확산텐서영상용 팬텀을 MRI magnet bore에 설치된 뇌전용 코일 내에 설치하고, magnet의 정중앙으로 코일을 이동하고 localization 영상을 획득 한다. 상기 획득된 localization 영상을 이용하여 먼저 해부학적 T2 영상을 획득하고, 상기 localization 영상을 이용하여 spin-echo EPI 계열의 확산텐서영상 펄스 시퀀스를 사용하여 확산강조영상을 획득한다. 상기 획득된 확산강조영상을 수학적 모델에 기반한 영상후처리 과정을 통해 확산텐서 영상을 구성한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 확산텐서영상용 팬텀을 도시하는 분리 사시도이고, 도 4는 도 3에 도시된 확산텐서영상용 팬텀을 도시하는 상층부 단면도이며, 도 5는 도 3에 도시된 확산텐서영상용 팬텀을 도시하는 하층부 단면도이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 확산텐서영상용 팬텀은 도 1 및 도 2에 도시된 확 산텐서영상용 팬텀 두 개를 적층한 구조이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 확산텐서영상용 팬텀은 수용 공간을 제공하는 제1 외부 용기(31a), 상기 제1 외부 용기(31a)의 수용 공간 내에 배치되고 제1 마이크로튜브의 다발로 이루어진 제1 확산 측정용 물질(32a 내지 36a), 및 상기 제1 외부 용기(31a)의 수용 공간 내에 배치되고 상기 제1 확산 측정용 물질(32a 내지 36a)을 특정 위치에 고정시키는 제1 고정용 물질(37a)을 포함하는 제1 확산텐서 측정부; 및 수용 공간을 제공하는 제2 외부 용기(31b), 상기 제2 외부 용기(31b)의 수용 공간 내에 배치되고 제2 마이크로튜브의 다발로 이루어진 제2 확산 측정용 물질(32b 내지 36b), 및 상기 제2 외부 용기(31b)의 수용 공간 내에 배치되고 상기 제2 확산 측정용 물질(32b 내지 36b)을 특정 위치에 고정시키는 제2 고정용 물질(37b)을 포함하는 제2 확산텐서 측정부를 포함하고, 상기 제1 확산텐서 측정부 및 제2 확산텐서 측정부는 적층되어 배치된다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 제1 마이크로튜브 및 제2 마이크로튜브의 직경이 상이하다. 또한, 상기 제1 확산 측정용 물질(32a 내지 36a) 및 상기 제2 확산 측정용 물질(32b 내지 36b)의 배치 형태는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
도 3 내지 도 5와 같이 두 개의 확산영상용 팬텀을 적층하여 사용하는 경우, 확산 측정용 물질의 배치 형태를 달리하는 경우 및/또는 마이크로튜브의 직경을 상이하게 하는 경우 확산텐서의 방향성 및 확산텐서영상의 최소 분해능이 개선되는 장점을 가질 수 있어 보다 바람직하다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특 정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
본 발명의 확산텐서영상용 팬텀에 의하면 확산텐서의 주요 물리량인 확산 비등방성, 확산 주축 및 확산 주축의 경로를 측정할 수 있고, 확산텐서영상(DTI)의 정확도를 평가할 수 있다. 따라서, 본 발명의 확산텐서영상용 팬텀은 자기공명영상(MRI) 확산텐서영상(DTI)의 품질을 보장하는데 사용될 수 있다.
Claims (10)
- 수용 공간을 제공하는 외부 용기;상기 외부 용기의 수용 공간 내에 배치되고 마이크로튜브의 다발로 이루어진 확산 측정용 물질; 및상기 외부 용기의 수용 공간 내에 배치되고 상기 확산 측정용 물질을 특정 위치에 고정시키는 고정용 물질을 포함하는 확산텐서영상용 팬텀.
- 수용 공간을 제공하는 제1 외부 용기, 상기 제1 외부 용기의 수용 공간 내에 배치되고 제1 마이크로튜브의 다발로 이루어진 제1 확산 측정용 물질, 및 상기 제1 외부 용기의 수용 공간 내에 배치되고 상기 제1 확산 측정용 물질을 특정 위치에 고정시키는 제1 고정용 물질을 포함하는 제1 확산텐서 측정부; 및수용 공간을 제공하는 제2 외부 용기, 상기 제2 외부 용기의 수용 공간 내에 배치되고 제2 마이크로튜브의 다발로 이루어진 제2 확산 측정용 물질, 및 상기 제2 외부 용기의 수용 공간 내에 배치되고 상기 제2 확산 측정용 물질을 특정 위치에 고정시키는 제2 고정용 물질을 포함하는 제2 확산텐서 측정부를 포함하고,상기 제1 확산텐서 측정부 및 제2 확산텐서 측정부는 적층되어 배치되고, 상기 제1 마이크로튜브 및 제2 마이크로튜브의 직경이 상이한 것을 특징으로 하는 확산텐서영상용 팬텀.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 외부 용기는 아크릴계 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 확산텐서영상용 팬텀.
- 제 3항에 있어서,상기 아크릴계 수지는 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 및 메틸아크릴레이트와 메틸메타크릴레이트의 공중합체로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 확산텐서영상용 팬텀.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 마이크로튜브는 10 um 이하의 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 확산텐서영상용 팬텀.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 확산 측정용 물질은 마이크로튜브 다발을 포함하는 천연 섬유성 물질인 것을 특징으로 하는 확산텐서영상용 팬텀.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 확산 측정용 물질은 수분 흡수 시 팽창하는 마이크로 비드가 충전된 직경 1 cm 이하의 비금속성 튜브인 것을 특징으로 하는 확산텐서영상용 팬텀.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 확산 측정용 물질은 상기 수용 공간의 중심부에 소용돌이 형태로 및 상기 수용 공간의 가장자리에 직선 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 확산텐서영상용 팬텀.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 고정용 물질은 가온 시 액화되고 냉각 시 고화되는 물질인 것을 특징으로 하는 확산텐서영상용 팬텀.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 고정용 물질은 액체 아크릴계 수지 또는 파라핀인 것을 특징으로 하는 확산텐서영상용 팬텀.
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