WO2009154338A1 - 자기공명분광영상의 성능평가용팬텀 - Google Patents

자기공명분광영상의 성능평가용팬텀 Download PDF

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WO2009154338A1
WO2009154338A1 PCT/KR2009/000533 KR2009000533W WO2009154338A1 WO 2009154338 A1 WO2009154338 A1 WO 2009154338A1 KR 2009000533 W KR2009000533 W KR 2009000533W WO 2009154338 A1 WO2009154338 A1 WO 2009154338A1
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WO
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phantom
magnetic resonance
voxel
inner container
metabolite
Prior art date
Application number
PCT/KR2009/000533
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English (en)
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Inventor
최보영
우동철
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가톨릭대학교 산학협력단
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R33/00—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables
    • G01R33/20—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance
    • G01R33/44—Arrangements or instruments for measuring magnetic variables involving magnetic resonance using nuclear magnetic resonance [NMR]
    • G01R33/48—NMR imaging systems
    • G01R33/58—Calibration of imaging systems, e.g. using test probes, Phantoms; Calibration objects or fiducial markers such as active or passive RF coils surrounding an MR active material
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/05—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves 
    • A61B5/055—Detecting, measuring or recording for diagnosis by means of electric currents or magnetic fields; Measuring using microwaves or radio waves  involving electronic [EMR] or nuclear [NMR] magnetic resonance, e.g. magnetic resonance imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B2560/00—Constructional details of operational features of apparatus; Accessories for medical measuring apparatus
    • A61B2560/02—Operational features
    • A61B2560/0223—Operational features of calibration, e.g. protocols for calibrating sensors
    • A61B2560/0228—Operational features of calibration, e.g. protocols for calibrating sensors using calibration standards

Definitions

  • the present invention relates to a phantom capable of performing performance evaluation on magnetic resonance spectroscopy (MRS) that can analyze metabolites using magnetic resonance imaging (MRI) equipment.
  • MRS magnetic resonance spectroscopy
  • MRI magnetic resonance imaging
  • Magnetic Resonance Imaging is a representative imaging technique that can measure the brain function of the human body.
  • Magnetic resonance spectroscopy SRI
  • MRS Magnetic Resonance Spectroscopy
  • the high-profile 8 * 8 CSI phantom (Cone-Type 8 * 8 CSI Phantom) was invented to be suitable for Multi-Voxel Spectroscopy (MVS).
  • the conventional solid phantom has a complicated internal structure because of its emphasis on multi-spectral spectroscopy (MVS).
  • Such a complicated internal structure has a limitation in obtaining a high quality image due to the influence of the shimming of the magnetic field in the magnetic resonance spectroscopic image.
  • the inner container of the solid phantom had a problem that a partial volume effect (PVE), which inevitably changes the image intensity of the region where the voxel is located, is selected when the voxel is selected.
  • PVE partial volume effect
  • the conventional solid 8 * 8 CSI phantom has a disadvantage in that the spectrum cannot be obtained from the phantom when the magnetic field of each device is poor.
  • the present invention is to solve the problems in the prior art, the object of the present invention is to focus on Single Voxel Spectroscopy (SVS) rather than multi-spectral spectroscopy (MVS) to make the interior more concise and internal
  • An object of the present invention is to provide a phantom for evaluating the performance of magnetic resonance spectroscopy that can avoid the disadvantages of the conventional solid phantom by using a container having a long or dumbbell shape.
  • Phantom for performance evaluation of the magnetic resonance spectroscopic image according to the present invention for achieving the above object is formed in the outer container, the inner container, a plurality of layers extending in the longitudinal direction, the inner diameter is different from each other It is configured to include an inner container.
  • the inner container of the phantom according to the present invention is provided with a plurality of layers having different inner diameters, it is possible to minimize partial volume effects (PVEs) in which the image intensity of the region in which the voxel is located is changed.
  • PVEs partial volume effects
  • the layer of can serve as a guide in selecting the volume of interest (VOI) in which the voxel is set, it is necessary to accurately measure the positional accuracy of the volume of interest (VOI) when evaluating the performance of magnetic resonance imaging (MRI) equipment. Can be.
  • the outer container is preferably formed in a substantially spherical shape similar to that of the human body, and is preferable for accurately performing the magnetic resonance spectroscopic image evaluation by performing the shimming of the magnetic field efficiently.
  • the inner diameter of a plurality of layers of the inner container changes sequentially from the end of the inner container toward the center, and the inner container is formed in a symmetrical shape with respect to the center to prevent partial volume effects and to accurately evaluate data on performance evaluation. Preferred for measuring / analyzing.
  • the inner container may be formed such that the inner diameter of the plurality of layers decreases toward the center from the end of the inner container.
  • both ends of the inner container are exposed to the outside through the outer container, it is preferable that both ends of the inner container is formed with the entrance and the communication port communicating with the inside of the inner container.
  • the inner container is shaped like a tube that can be opened by both sides, and when the air bubbles causing the susceptibility effect are introduced into the inner container, the air bubbles are easily removed. can do.
  • the outer container and the inner container are preferably made of an acrylic material which does not exhibit magnetic properties even in a strong magnetic field.
  • copper sulfate aqueous solution can be injected to increase the intensity of the image signal during MRI or MRS.
  • various aqueous solutions simulating metabolites are introduced. May be injected.
  • the phantom for performance evaluation of magnetic resonance spectroscopic images includes an inner container which is disposed inside the outer container and has a plurality of layers having different inner diameters, thereby controlling the amount of metabolites included in the voxel. Therefore, the same voxel can be set to display a large spectral signal when the amount of metabolite is large in the voxel, and to display a small spectral signal when the amount of metabolite is small in the voxel. It is effective to measure the quantitative accuracy of volume of interest (VOI).
  • VOI volume of interest
  • a plurality of layers of the long or dumbbell-shaped inner container may be a guide in selecting a volume of interest (VOI) in which voxels are set, it is of interest when evaluating the performance of magnetic resonance imaging (MRI) equipment.
  • MRI magnetic resonance imaging
  • the positional accuracy of the volume (VOI) can be measured accurately.
  • the phantom according to the present invention focuses on single volume spectroscopy (SVS) rather than multi-spectral spectroscopy (MVS), and is formed in a structure in which one long or dumbbell-shaped inner container is disposed in an outer container. The effect is to simplify the structure more.
  • SVS single volume spectroscopy
  • MVS multi-spectral spectroscopy
  • the long-term phantom for magnetic resonance spectroscopy is a phantom capable of quantitative performance evaluation of each device in an image by magnetic resonance spectroscopy (MRS), and the conventional solid 8 * 8 CSI
  • MRS magnetic resonance spectroscopy
  • the structure can be analyzed and evaluated more precisely and accurately, thereby providing the positional accuracy of the volume of interest (VOI) and the metabolite of the volume of interest (VOI). It is effective to measure quantitative accuracy.
  • the present invention it is possible to measure the positional accuracy of the volume of interest (VOI) and the quantitative accuracy of the volume of interest (VOI) in the performance evaluation of magnetic resonance spectroscopy (MRS), and to correct the magnetic field as compared to 8 * 8 CSI phantom. (Shimming) is excellent, so that it is possible to analyze / evaluate the performance from a more accurate and different perspective than before, and to provide an indicator for the magnetic resonance spectroscopic image of the magnetic resonance imaging (MRI) equipment through the phantom according to the present invention It is expected to be able to smoothly maintain the performance of the equipment.
  • MRS magnetic resonance spectroscopy
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a phantom according to the present invention.
  • FIG. 2 is a photograph showing a phantom according to the present invention.
  • FIG 3 is a state diagram illustrating a state in which a voxel having a size of 2 cm ⁇ 2 cm ⁇ 2 cm is set with respect to the inner container of the phantom according to the present invention.
  • FIG. 4 is a state diagram illustrating a state in which a voxel having a size of 1.5 cm ⁇ 1.5 cm ⁇ 1.5 cm is set with respect to the inner container of the phantom according to the present invention.
  • FIG. 5 is a state diagram illustrating a state in which a voxel having a size of 1 cm ⁇ 1 cm ⁇ 1 cm is set with respect to the inner container of the phantom according to the present invention.
  • FIG. 6 is a graph showing a moisture signal before moisture suppression in the phantom according to the present invention.
  • FIG. 7 is a graph illustrating a moisture signal after moisture suppression in the phantom according to the present invention.
  • FIG. 8 is a graph showing the results of the sensitivity test for the voxel size of the phantom according to the present invention, a graph showing the change in the amount of metabolite observed in each voxel when the size of the voxel is 1cm ⁇ 1cm ⁇ 1cm to be.
  • FIG. 9 is a graph showing the results of the sensitivity test for the voxel size of the phantom according to the present invention, the change in the amount of metabolite observed in each voxel when the size of the voxel is 1.5cm ⁇ 1.5cm ⁇ 1.5cm It is a graph shown.
  • FIG. 10 is a graph showing the results of a sensitivity test on the voxel size of the phantom according to the present invention, a graph showing the change in the amount of metabolite observed in each voxel when the size of the voxel is 2cm ⁇ 2cm ⁇ 2cm. to be.
  • 11 is a graph showing the moisture signal before moisture suppression in the first test on the stability of the equipment for the phantom according to the present invention.
  • FIG. 12 is a graph showing the moisture signal after moisture suppression in the first test on the stability of the equipment for the phantom according to the present invention.
  • FIG. 13 is a graph showing the moisture signal before moisture suppression in the second test on the stability of the equipment for the phantom according to the present invention.
  • Figure 14 is a graph showing the moisture signal after the moisture suppression in the second test on the stability of the equipment for the phantom according to the present invention.
  • 15 is a graph showing the results of the first test on the stability of the equipment for the phantom according to the present invention, a graph showing the change in the amount of metabolite observed in each voxel.
  • 16 is a graph showing the results of the second test on the stability of the equipment for the phantom according to the present invention, which shows the change in the amount of metabolite observed in each voxel.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a phantom according to the present invention
  • Figure 2 is a photograph of the phantom according to the present invention.
  • the phantom for performance evaluation of the magnetic resonance spectroscopy image according to the present invention is disposed inside a substantially spherical outer container 20 and the center of the outer container 20, It extends in the longitudinal direction and comprises an inner container 30 having the shape of a janggu or dumbbell shape (Layered Dumbbell Shape).
  • the outer container 20 is manufactured to have a diameter similar to that of a human head of about 20 cm, and at one side thereof, at least one inlet 21 is formed to inject a substance into the outer container 20. It is preferable that the material of the outer container is made of an acrylic material which does not exhibit magnetic properties even in a strong magnetic field.
  • the inner container 30 is disposed so that both ends thereof are exposed to the outside through the outer container 20.
  • the entrances 31 and 32 communicating with the inside of the inner container 30 are formed at both ends of the inner container 30 to facilitate removal of the introduced air. desirable.
  • the inner container 30 may be firmly coupled to the outer container 20 through a predetermined connecting member 50.
  • the inner container 30 is also preferably made of an acrylic material that does not exhibit magnetic properties in a strong magnetic field.
  • the inner container 30 is formed in a tube shape having a plurality of layers having different inner diameters. Such a plurality of layers of the inner container 30 can be a guide in selecting a volume of interest (VOI) in which the voxel is set, thereby preventing the partial volume effect (PVE) from selecting the correct volume of interest. It is possible to accurately measure the positional accuracy of the volume of interest (VOI) when evaluating the performance of magnetic resonance imaging (MRI) equipment.
  • VOI volume of interest
  • PVE partial volume effect
  • a phantom having an inner container 30 in which a plurality of layers 41, 42, 43, 44 are formed, the inner diameter of which gradually decreases from both ends to the center thereof, is presented.
  • the inner container 30 is not limited to the shape presented in this embodiment, the shape of the number of the plurality of layers, the inner diameter of the plurality of layers are sequentially increased from both ends of the inner container 30 toward the center Various shapes may be applied, such as a shape or a shape in which a plurality of layers having different inner diameters are repeatedly positioned.
  • the inner container 30 of the phantom is formed in a long or dumbbell shape having a smaller inner diameter at its center than both ends, air bubbles introduced into the inner container 30 are opened to both ends of the inner container 30. Since it can be easily moved toward the doorway 31 and 32, it is more advantageous to remove the air bubbles introduced therein than the inner container 30 of the long or dumbbell-shaped inner container having a different shape can do.
  • the total length of the inner container 30 is about 15 cm, and a pair of first layers 41, second layers 42, and third layers each positioned in an order adjacent to both ends of the inner container 30 ( 43 has a height (width) of about 20 mm, and the fourth layer 44 positioned at the center of the inner container 30, ie, located between the pair of third layers 43, has a height ( Width) is about 30 mm.
  • the inner diameter of the first layer 41 is 20 mm
  • the inner diameter of the second layer 42 is 15 mm
  • the inner diameter of the third layer 43 is 10 mm
  • the inner diameter of the fourth layer 44 is 5 mm.
  • the fourth layer 44 is positioned at the center of the inner container 30, and the first layer 41, the second layer 42, and the third layer 43 are symmetrically formed with respect to the center thereof. Accordingly, the overall shape of the inner container 30 of the phantom according to the present invention has a shape of janggu or dumbbell (Dumbbell Shape).
  • Copper sulfate aqueous solution (0.7g / L) is injected into the inside of the outer container 20, that is, between the outer container 20 and the inner container 30, and copper sulfate (CuSO 4 ) is water. It plays a role of shortening the T1 relaxation time of M1 and increasing the intensity of the image signal during MRI or MRS.
  • a sensitivity test on the voxel size and a follow-up test on the stability of the equipment were performed.
  • the parameter conditions and test results of the test are as follows. .
  • FIG. 3 is a state diagram illustrating a state in which a voxel having a size of 2 cm ⁇ 2 cm ⁇ 2 cm is set with respect to the inner container of the phantom according to the present invention
  • FIG. 4 is 1.5 cm ⁇ 1.5 cm with respect to the inner container of the phantom according to the present invention.
  • 5 is a state diagram illustrating a state in which a voxel having a size of 1.5 cm is set
  • FIG. 5 is a state in which a voxel having a size of 1 cm ⁇ 1 cm ⁇ 1 cm is set with respect to the inner container of the phantom according to the present invention.
  • the voxel is each layer 41, 42 from the one end of the inner container 30 toward the center and with different inner diameters.
  • the first voxel, the second voxel, the third voxel, and the fourth voxel were sequentially set so as to be positioned at (43) (44).
  • a voxel of 2 cm ⁇ 2 cm ⁇ 2 cm corresponds to the volume of the first layer 41
  • a voxel of 1.5 cm ⁇ 1.5 cm ⁇ 1.5 cm corresponds to the volume of the second layer 42.
  • a voxel of a size of 1 cm x 1 cm x 1 cm corresponds to the volume of the third layer 43.
  • SNR Signal to Noise Ratio
  • the water signal intensity was 0.3385
  • the noise signal intensity (mean value) was 2.88 ⁇ 10 -5
  • the signal to noise ratio ( SNR) is 29383.68.
  • the water signal before water suppression was 0.3385, and the water signal after moisture suppression was 6.857 ⁇ 10 -4, and the degree of water inhibition was 99.85% through the following equation.
  • the data were analyzed as the ratio of metabolite to water (Metabolite Reference Water Ratio). At this time, a moisture signal obtained without suppressing the moisture signal at the same position and the same size of the same voxel was used as the reference water signal.
  • the acrylic shape of the long-length container is included in the voxel, it is corrected by a correction factor derived from the following equation.
  • FIG. 8 is a graph showing the results of the sensitivity test for the voxel size of the phantom according to the present invention, a graph showing the change in the amount of metabolite observed in each voxel when the size of the voxel is 1cm ⁇ 1cm ⁇ 1cm 9 is a graph showing the results of the sensitivity test for the voxel size of the phantom according to the present invention, in which the amount of the metabolite observed in each voxel when the size of the voxel is 1.5 cm ⁇ 1.5 cm ⁇ 1.5 cm.
  • 10 is a graph showing the results of the sensitivity test for the voxel size of the phantom according to the present invention.
  • FIG. 10 is a graph illustrating the metabolites observed in each voxel when the size of the voxel is 2 cm ⁇ 2 cm ⁇ 2 cm. It is a graph showing the change of the amount.
  • the amount of the metabolite in the voxel is almost equal.
  • the same amount of metabolite was observed in the same first voxel and the second voxel, and the spectral image intensity was observed to be about the same.
  • the amount of the metabolite was smaller than that of the first and second voxels. .
  • the amount of metabolite in the fourth voxel is metabolized in the third voxel. Less than the amount of material was observed.
  • the amount of metabolites in the voxel is different from each other. Metabolism in the voxels in the order that the differences from the volumes of each of the layers 41, 42, 43, 44 are small, that is, in the order of the first voxel, the second voxel, the third voxel, and the fourth voxel. Sequentially lower amounts of material were observed.
  • the ratio of metabolite to moisture is linearly proportional to the amount of metabolite in the voxel regardless of the size of the voxel. Therefore, it can be seen that the phantom according to the present invention is sufficiently accurate with respect to the volume position and the volumetric quantity.
  • Voxel localization first voxel, second voxel, third voxel, fourth voxel (see FIGS. 3 to 5)
  • Moisture signals used data measured in the fourth voxel (see FIGS. 11 to 14). This is because the state of the magnetic field correction is best because the fourth voxel is located near the center (Iso-center).
  • the test was carried out for a predetermined period (about 3 months) under the same conditions of the first test and the second test.
  • the water signal intensity was 0.3013
  • the noise signal intensity was 1.70 ⁇ 10 -4
  • the signal-to-noise ratio (SNR) was found to be 4430.80 through the following equation.
  • the water signal intensity was 0.3909
  • the noise signal intensity was 5.02 ⁇ 10 -5
  • the signal-to-noise ratio (SNR) was 19467.13 through the following equation.
  • the chemical shift was within ⁇ 0.2 ppm.
  • the chemical shift was within ⁇ 0.1 ppm.
  • the water signal before the water suppression was 0.3013
  • the water signal after the water suppression was 1.183 ⁇ 10 -3
  • the moisture suppression degree was 99.60% through the following equation.
  • Figure 15 is a graph showing the results of the first test on the stability of the equipment for the phantom according to the present invention, a graph showing the change in the amount of metabolite observed in each voxel
  • Figure 16 is a graph of the present invention This is a graph showing the results of the second test on the stability of the device to the phantom according to the change in the amount of metabolite observed in each voxel.
  • the phantom according to the present invention is sufficiently accurate with respect to the volume position and the volumetric quantity.
  • the present invention requires a quantitative indicator to evaluate the magnetic resonance spectroscopy of the magnetic resonance imaging apparatus, in particular, Single Voxel Spectroscopy (SVS) performance, and the magnetic field compensation (Shimming) of the conventional performance evaluation phantom Improving the volume of metabolites into a long or doubled dumbbell shape in a way that avoids difficulties, partial volume effects caused by solid containers, and the possibility of air bubbles.
  • SVS Single Voxel Spectroscopy
  • Shiming magnetic field compensation
  • the phantom according to the present invention the water peak with respect to the internal material in the inner container 30 made of an aqueous solution of metabolites of the human brain using water (Water) as a solvent Signal to Noise Ratio (SNR or S / N), Chemical Shift, Water Suppression Percent, and Full Width at Half Maximum (FWHM) were measured. It is effective to make various performance evaluations.
  • Water Water
  • SNR or S / N Signal to Noise Ratio
  • Chemical Shift Chemical Shift
  • Water Suppression Percent Chemical Shift
  • FWHM Full Width at Half Maximum
  • Phantom for performance evaluation of the magnetic resonance spectroscopic image according to the present invention can be modified and applied in various forms within the scope of the technical idea is not limited to the above embodiment.
  • the above embodiments and drawings are merely for the purpose of describing the contents of the invention in detail, and are not intended to limit the scope of the technical idea of the invention, the present invention described above is common in the art to which the present invention belongs.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings. It should be determined not only the claims but also the claims and equivalents.

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Abstract

본 발명은 자기공명영상(MRI)장비를 이용한 생체 내 대사물질이 생체조직에 침투하여 발생하는 생화학적 변화를 연속적이고, 반복적이며 비침습적인 방법으로 측정할 수 있는 자기공명분광법인 양자자기공명 단용적분광기법(Proton Magnetic Resonance Single Voxel Spectroscopy)에 대한 자기공명영상장비의 성능평가를 위한 팬텀에 관한 것이다. 자기공명분광법과 관련한 자기공명영상장비의 분광해상도 및 자기장의 보정(Shimming)의 정도에 대한 성능평가를 수행하는 데 있어서, 이를 정량화 할 수 있는 기준이 필요한데, 본 발명에 따른 자기공명분광영상의 성능평가용 팬텀이 그 역할을 수행할 수 있다. 팬텀의 내부에 위치한 장구형의 내부용기 안에는 사람 뇌에 분포하는 각 대사물질들을 희석한 수용액이 존재하기 때문에 자기공명분광영상을 팬텀으로부터 얻었을 때 각 물질의 스펙트럼이 인체 뇌에서 얻었을 때와 같이 제대로 나오는지 알 수 있다. 또한, 팬텀의 내부용기가 장구형 또는 아령형(Layered Dumbbell Shape)모양으로 되어 있기 때문에 각 층에서 복셀(Voxel)내에 포함되는 대사물질의 양을 조절하여 관심용적(VOI, Volume of Interest)의 위치정확도 및 대사물질의 정량정확도를 측정할 수 있다.

Description

[규칙 제26조에 의한 보정 13.03.2009]　자기공명분광영상의 성능평가용팬텀
본 발명은 자기공명영상(MRI)장비를 이용하여 대사물질을 분석할 수 있는 자기공명분광기법(MRS)에 대한 성능평가를 수행할 수 있는 팬텀에 관한 것이다.
자기공명영상(MRI, Magnetic Resonance Imaging)은 인체의 뇌기능을 측정할 수 있는 대표적인 영상기법이며, 다양한 영상대비를 주는 구조영상을 제공하여 뇌조직의 화학적 구성물을 탐지할 수 있는 자기공명분광영상(MRS, Magnetic Resonance Spectroscopy)이 다양하게 사용되고 있다.
과거, 화학적변위영상(CSI, Chemical Shift Imaging)용 팬텀으로서, 다용적분광기법(MVS, Multi-Voxel Spectroscopy)에 적합하도록 고깔형 8*8 CSI 팬텀 (Cone-Type 8*8 CSI Phantom)이 발명된 바 있었으나, 종래의 고깔형 팬텀은 다용적분광기법(MVS)에 주안점을 두었기 때문에 그 내부구조가 복잡하였다.
이러한 복잡한 내부구조는 자기공명분광영상시 자기장의 보정(Shimming)에 영향을 주어 고화질의 이미지(High Quality Image)를 얻는 데에 한계가 있었다.
또한, 고깔형 팬텀의 내부용기는 복셀(Voxel)의 선정 시에 불가피하게 복셀이 위치한 영역의 영상강도가 변화되는 부분용적효과(PVE, Partial Volume Effect)가 유발되는 문제가 있었다.
특히, 종래의 고깔형 8*8 CSI팬텀은 각 장비의 자기장의 보정(Shimming)상태가 열악한 경우 팬텀으로부터 전혀 스펙트럼을 얻을 수 없는 단점이 있어 그 효용성이 크지 않았다.
본 발명은 종래의 기술에서의 문제점을 보완하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 다용적분광기법(MVS)보다는 단일용적분광기법(SVS, Single Voxel Spectroscopy)에 집중하여 그 내부를 보다 간결하게 하고 내부용기를 장구형 또는 아령형(Layered Dumbbell Shape)으로 하여 종래의 고깔형 팬텀이 갖는 단점을 회피할 수 있는 자기공명분광영상의 성능평가용 팬텀을 제공하는 데에 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자기공명분광영상의 성능평가용 팬텀은 외부용기와, 외부용기의 내부에 배치되고, 길이방향으로 연장되며, 내경이 서로 다른 복수의 층이 형성되는 내부용기를 포함하여 구성된다. 이와 같이, 본 발명에 따른 팬텀의 내부용기는 내경이 서로 다른 복수의 층이 구비되므로, 복셀이 위치한 영역의 영상강도가 변화되는 부분용적효과(PVE, Partial Volume Effect)를 최소화할 수 있으며, 복수의 층이 복셀이 설정되는 관심용적(VOI, Volume of Interest)을 선정하는 데에 가이드가 될 수 있으므로, 자기공명영상(MRI)장비의 성능평가 시 관심용적(VOI)의 위치정확성을 정확하게 측정할 수 있다.
외부용기는 인체의 머리모양과 유사한 실질적으로 구형의 형상으로 형성되는 것이 자기장의 보정(Shimming)이 효율적으로 수행되도록 하여 자기공명분광영상의 성능평가를 정확하게 수행하는 데에 바람직하다.
내부용기의 복수의 층의 내경은 내부용기의 단부에서 중앙쪽으로 갈수록 순차적으로 변화되며, 내부용기는 그 중앙을 기준으로 대칭형의 형상으로 형성되는 것이 부분용적효과를 방지하고 성능평가에 관한 데이터를 정확하게 측정/분석하는 데에 있어 바람직하다.
바람직하게는, 내부용기는 복수의 층의 내경이 내부용기의 단부에서 중앙쪽으로 갈수록 감소되도록 형성될 수 있다.
내부용기는 그 양단이 외부용기를 관통하여 외부로 노출되며, 내부용기의 양단에는 내부용기의 내부와 연통되는 출입구가 각각 형성되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 내부용기가 그 양쪽이 모두 개방할 수 있는 튜브모양을 하도록 하여 내부용기의 내부에 성능평가의 오류(Susceptibility Effect)의 원인이 되는 공기방울이 유입된 경우, 유입된 공기방울을 용이하게 제거할 수 있다.
외부용기 및 내부용기는 강한 자기장내에서도 자성을 띄지 않는 아크릴재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
외부용기의 내부에는 자기공명영상(MRI)시나 자기공명분광(MRS)시에 영상신호의 강도를 크게 할 수 있도록 황산구리수용액이 주입될 수 있으며, 내부용기의 내부에는 대사물질을 모사한 다양한 수용액이 주입될 수 있다.
본 발명에 따른 자기공명분광영상의 성능평가용 팬텀은 외부용기의 내부에 배치되며 내경이 서로 다른 복수의 층이 형성되는 내부용기를 포함하여 구성됨으로써, 복셀에 포함되는 대사물질의 양의 조절이 가능하므로, 동일한 복셀을 설정하여 복셀의 내부에 대사물질의 양이 많을 경우에는 큰 스펙트럼 신호를 보이도록 하고, 복셀의 내부에 대사물질의 양이 적을 경우에는 작은 스펙트럼 신호를 보이게 함으로서 대사물질의 양에 따른 관심용적(VOI)의 정량정확성을 측정할 수 있는 효과가 있다. 또한, 장구형 또는 아령형 내부용기의 복수의 층이 복셀이 설정되는 관심용적(VOI, Volume of Interest)을 선정하는 데에 가이드가 될 수 있으므로, 자기공명영상(MRI)장비의 성능평가 시 관심용적(VOI)의 위치정확성을 정확하게 측정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 팬텀은 다용적분광기법(MVS)보다는 단일용적분광기법(SVS)에 중점을 두고, 하나의 장구형 또는 아령형 내부용기를 외부용기에 배치하는 구조로 형성되므로, 팬텀의 구조를 보다 단순화시킬 수 있는 효과가 있다.
따라서, 본 발명에 따른 자기공명분광영상용 장구형 팬텀은 자기공명분광기법(MRS)에 의한 영상에 있어서, 각 장비들의 정량적인 성능평가를 할 수 있는 팬텀으로써, 종래의 고깔형 8*8 CSI팬텀과 같이 다양한 영상을 얻을 수 있는 슬라이스 위치를 제공할 뿐만 아니라 더 세밀하고 정확하게 분석, 평가할 수 있는 구조로 이루어져 있어, 관심용적(VOI)에 대한 위치정확도 및 관심용적(VOI)에 대한 대사물질의 정량정확도를 측정할 수 있는 효과가 있다.
본 발명을 통하여 자기공명분광영상(MRS)의 성능평가에 있어서 관심용적(VOI)의 위치정확도나 관심용적(VOI)의 정량정확도를 측정할 수 있게 하고, 8*8 CSI 팬텀에 비하여 자기장의 보정(Shimming)이 우수하도록 하여, 이전보다 정확하고 다양한 시각에서 성능을 분석/평가 할 수 있도록 하였고, 본 발명에 따른 팬텀을 통하여 자기공명영상(MRI)장비의 자기공명분광영상에 대한 지표를 제시할 수 있고 장비의 성능유지를 원활하게 수행할 수 있을 것으로 기대된다.
도 1은 본 발명에 따른 팬텀이 도시된 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 팬텀이 도시된 사진이다.
도 3은 본 발명에 따른 팬텀의 내부용기에 대하여 2cm×2cm×2cm의 사이즈를 갖는 복셀이 설정된 상태가 도시된 상태도이다.
도 4는 본 발명에 따른 팬텀의 내부용기에 대하여 1.5cm×1.5cm×1.5cm의 사이즈를 갖는 복셀이 설정된 상태가 도시된 상태도이다.
도 5는 본 발명에 따른 팬텀의 내부용기에 대하여 1cm×1cm×1cm의 사이즈를 갖는 복셀이 설정된 상태가 도시된 상태도이다.
도 6은 본 발명에 따른 팬텀에서의 수분억제전의 수분신호가 도시된 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 팬텀에서의 수분억제후의 수분신호가 도시된 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따른 팬텀의 복셀 사이즈에 대한 민감성 테스트의 결과를 도시한 그래프로, 복셀의 사이즈가 1cm×1cm×1cm 인 경우에 각 복셀에서 관찰되는 대사물질의 양의 변화를 도시한 그래프이다.
도 9는 본 발명에 따른 팬텀의 복셀 사이즈에 대한 민감성 테스트의 결과를 도시한 그래프로, 복셀의 사이즈가 1.5cm×1.5cm×1.5cm 인 경우에 각 복셀에서 관찰되는 대사물질의 양의 변화를 도시한 그래프이다.
도 10은 본 발명에 따른 팬텀의 복셀 사이즈에 대한 민감성 테스트의 결과를 도시한 그래프로, 복셀의 사이즈가 2cm×2cm×2cm 인 경우에 각 복셀에서 관찰되는 대사물질의 양의 변화를 도시한 그래프이다.
도 11은 본 발명에 따른 팬텀에 대한 장비의 안정성에 관한 제1차 테스트에서 수분억제전의 수분신호가 도시된 그래프이다.
도 12는 본 발명에 따른 팬텀에 대한 장비의 안정성에 관한 제1차 테스트에서 수분억제후의 수분신호가 도시된 그래프이다.
도 13은 본 발명에 따른 팬텀에 대한 장비의 안정성에 관한 제2차 테스트에서 수분억제전의 수분신호가 도시된 그래프이다.
도 14는 본 발명에 따른 팬텀에 대한 장비의 안정성에 관한 제2차 테스트에서 수분억제후의 수분신호가 도시된 그래프이다.
도 15는 본 발명에 따른 팬텀에 대한 장비의 안정성에 관한 제1차 테스트의 결과를 도시한 그래프로, 각 복셀에서 관찰되는 대사물질의 양의 변화를 도시한 그래프이다.
도 16은 본 발명에 따른 팬텀에 대한 장비의 안정성에 관한 제2차 테스트의 결과를 도시한 그래프로, 각 복셀에서 관찰되는 대사물질의 양의 변화를 도시한 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 자기공명분광영상의 성능평가용 팬텀의 바람직한 실시예에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 팬텀이 도시된 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 팬텀의 사진이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 자기공명분광영상의 성능평가용 팬텀은, 실질적으로 구형인 외부용기(20)와, 외부용기(20)의 중앙의 내부에 배치되고, 길이방향으로 연장되며, 장구형 또는 아령형(Layered Dumbbell Shape)의 형상을 갖는 내부용기(30)를 포함하여 구성된다.
외부용기(20)는 지름이 약 20cm의 인체의 머리크기와 유사하도록 제작되며, 그 일측에는 외부용기(20)의 내부로 물질을 주입할 수 있도록 적어도 하나의 투입구(21)가 형성된다. 외부용기의 재질은 강한 자기장내에서도 자성을 띄지 않는 아크릴재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
내부용기(30)는 그 양단이 외부용기(20)를 관통하여 외부로 노출되도록 배치된다. 내부용기(30)의 내부로 공기가 유입된 경우 유입된 공기의 제거가 용이하도록 내부용기(30)의 양단에는 내부용기(30)의 내부와 연통되는 출입구(31)(32)가 형성되는 것이 바람직하다.
내부용기(30)는 소정의 연결부재(50)를 통하여 외부용기(20)에 견고하게 결합될 수 있다. 내부용기(30)도 강한 자기장 안에서 자성을 띄지 않는 아크릴재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
내부용기(30)는 그 내경이 서로 다른 복수의 층을 갖는 튜브형상으로 형성된다. 이와 같은 내부용기(30)의 복수의 층은 복셀이 설정되는 관심용적(VOI, Volume of Interest)을 선정하는 데에 가이드가 될 수 있으므로, 정확한 관심용적의 선정으로부터 부분용적효과(PVE)를 방지할 수 있고, 자기공명영상(MRI)장비의 성능평가 시 관심용적(VOI)의 위치정확성을 정확하게 측정할 수 있다.
본 발명의 실시예에서는 그 양단에서 중앙으로 갈수록 내경이 순차적으로 감소하는 복수의 층(layer)(41)(42)(43)(44)이 형성된 내부용기(30)를 갖는 팬텀이 제시된다. 다만, 내부용기(30)는 이와 같은 실시예에서 제시한 형상에 한정되지 아니하며, 복수의 층의 수가 다른 형상, 복수의 층의 내경이 내부용기(30)의 양단에서 중앙으로 갈수록 순차적으로 증가하는 형상, 또는, 내경이 다른 복수의 층이 서로 반복적으로 위치되는 형상 등 다양한 형상이 적용될 수 있다.
한편, 팬텀의 내부용기(30)가 그 양단보다 그 중앙의 내경이 작은 장구형 또는 아령형으로 형성되는 경우에는, 내부용기(30)내에 유입된 공기방울이 내부용기(30)의 양단 측으로 개방된 출입구(31)(32)쪽으로 용이하게 이동될 수 있으므로, 장구형 또는 아령형의 내부용기(30)가 다른 형상을 갖는 내부용기에 비하여 그 내부에 유입된 공기방울을 제거하는 데에 보다 유리하다고 할 수 있다.
내부용기(30)의 총 길이는 약 15cm내외이며, 내부용기(30)의 양단에 인접되는 순서로 위치되는 각각 한 쌍의 제1층(41), 제2층(42) 및 제3층(43)은 그 높이(폭)가 약 20mm이고, 내부용기(30)의 중앙에 위치되는, 즉, 한 쌍의 제3층(43)의 사이에 위치되는 제4층(44)은 그 높이(폭)가 약 30mm이다.
또한, 제1층(41)의 내경은 20mm, 제2층(42)의 내경은 15mm, 제3층(43)의 내경은 10mm, 제4층(44)의 내경은 5mm로 이루어진다. 내부용기(30)의 정가운데에는 제4층(44)이 위치되며 그 중심을 기준으로 제1층(41), 제2층(42) 및 제3층(43)이 대칭형으로 형성된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 팬텀의 내부용기(30)의 전체적인 형상이 장구형 또는 아령형(Dumbbell Shape)의 형상을 갖는다.
외부용기(20)의 내부, 즉, 외부용기(20)와 내부용기(30)와의 사이에는 황산구리수용액(CuSO4)(0.7g/L)이 주입되며, 황산구리(CuSO4)는 물(Water)의 T1 이완시간을 짧게 하는 역할을 하여 자기공명영상(MRI)시나 자기공명분광(MRS)시에 영상신호의 강도를 크게 하는 역할을 수행한다.
장구형 또는 아령형(Layered Dumbbell Shape)의 내부용기(30)의 내부에는 아래의 표 1과 같은 인체 뇌 대사물질을 모사한 수용액이 주입되며, 최대한 공기방울의 유입을 억제하였다.
표 1
순번 수용액 Molar(mM)
1 NAA (N-Acetyl-L-aspartic acid) 12.5
2 GABA (4-Aminobutyric acid) 10.0
3 Choline chloride 3.75
4 Creatine 10.0
5 L-Glutamic acid 12.5
6 L-Glutamine 12.5
7 Myo-Inositol 7.5
8 L-Lactic acid 5.0
9 L-Alanine 10.0
10 Magnevist 1ml/l
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 팬텀에 대하여 복셀(voxel)사이즈에 대한 민감성 테스트 및 장비의 안정성에 대한 후속(follow-up)테스트를 수행하였으며, 이와 같은 테스트의 파라미터 조건 및 테스트 결과는 아래와 같다.
1. 복셀(voxel)사이즈에 대한 민감성 테스트
가. 테스트를 위한 MRS 파라미터
(1) Philips 3T (Univ. of California, Irvine)
(2) STEAM Pulse sequence
(3) TR/TM/TE = 2000/12/30ms
(4) Voxel size: 2cm×2cm×2cm, 1.5cm×1.5cm×1.5cm , 1cm×1cm×1cm
(5) Post-Processing: jMRUI 사용
(6) Gaussian fitting, AMARES 분석법
(7) 복셀(voxel)의 설정(Localization)
도 3은 본 발명에 따른 팬텀의 내부용기에 대하여 2cm×2cm×2cm의 사이즈를 갖는 복셀이 설정된 상태가 도시된 상태도이고, 도 4는 본 발명에 따른 팬텀의 내부용기에 대하여 1.5cm×1.5cm×1.5cm의 사이즈를 갖는 복셀이 설정된 상태가 도시된 상태도이며, 도 5는 본 발명에 따른 팬텀의 내부용기에 대하여 1cm×1cm×1cm의 사이즈를 갖는 복셀이 설정된 상태가 도시된 상태도이다.
도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 복셀의 사이즈에 대한 민감성 테스트에서, 복셀(voxel)은, 내부용기(30)의 그 일단으로부터 중앙쪽으로 그리고 내경이 서로 다른 각 층(41)(42)(43)(44)에 위치되도록 제1복셀, 제2복셀, 제3복셀, 제4복셀로 순차적으로 설정하였다.
여기에서, 2cm×2cm×2cm의 사이즈의 복셀은 제1층(41)의 체적에 대응되며, 1.5cm×1.5cm×1.5cm의 사이즈의 복셀은 제2층(42)의 체적에 대응되며, 1cm×1cm×1cm의 사이즈의 복셀은 제3층(43)의 체적에 대응된다.
나. 테스트 결과
(1) 신호대잡음비(SNR):
수분억제전의 스펙트럼을 사용한 경우, 수분신호강도(Water Signal Intensity)는 0.3385이었고, 노이즈신호강도(Noise Signal Intensity (mean value)): 2.88×10-5는 이었으며, 다음과 같은 식을 통하여 신호대잡음비(SNR)은 29383.68임을 알 수 있었다.
[규칙 제26조에 의한 보정 21.09.2009]　
신호대잡음비(SNR) =
Figure WO-DOC-1
(2) 화학적이동(Chemical shift)
수분억제전의 스펙트럼을 사용한 경우 화학적이동은 ±0.1 ppm 이내이었다.
(3) 선폭 (Line width: Full Width at Half Maximum-FWHM)
수분억제전의 스펙트럼을 사용한 경우 측정치 약 0.45ppm선폭은 5.1(Hz)(0.04×127.74 = 5.1 (Hz))임을 알 수 있었다.
(4) 수분억제정도 (Water Suppression Percent)
수분억제전의 수분신호(Water Signal)는 0.3385이었고, 수분억제후의 수분신호(Water Signal)는 6.857×10-4이었으며, 아래의 식을 통하여 수분억제정도는 99.85%임을 알 수 있었다.
[규칙 제26조에 의한 보정 21.09.2009]　
수분억제정도 =
Figure WO-DOC-2
(5) 수분신호의 대칭성
수분억제전의 수분신호의 경우 양쪽 Shoulder 부근에서 약간의 파동(Fluctuation)을 보였다.(도 6 및 도 7 참조)
(6) 팬텀을 통한 체적위치정확도 및 체적정량정확도
대사물질 대 수분의 비(Metabolite Reference Water Ratio)로서 데이터를 분석하였다. 이때, 수분신호(reference water signal)로 동일복셀(voxel)의 동일위치, 동일사이즈에서 수분신호억제를 하지 않고 얻은 수분신호를 사용하였다.
또한, 복셀(voxel)안에 장구형 용기의 아크릴 외형이 일부 포함되기 때문에 아래의 식으로부터 도출되는 보정계수(Correction factor)로 보정하였다.
[규칙 제26조에 의한 보정 21.09.2009]　
Figure WO-DOC-3
이하, 도 8 내지 도 10을 참조하여 상기한 바와 같이 수행된 체적위치정확도 및 체적정량정확도에 관한 테스트의 결과를 설명한다.
도 8은 본 발명에 따른 팬텀의 복셀 사이즈에 대한 민감성 테스트의 결과를 도시한 그래프로, 복셀의 사이즈가 1cm×1cm×1cm 인 경우에 각 복셀에서 관찰되는 대사물질의 양의 변화를 도시한 그래프이고, 도 9는 본 발명에 따른 팬텀의 복셀 사이즈에 대한 민감성 테스트의 결과를 도시한 그래프로, 복셀의 사이즈가 1.5cm×1.5cm×1.5cm 인 경우에 각 복셀에서 관찰되는 대사물질의 양의 변화를 도시한 그래프이며, 도 10은 본 발명에 따른 팬텀의 복셀 사이즈에 대한 민감성 테스트의 결과를 도시한 그래프로, 복셀의 사이즈가 2cm×2cm×2cm 인 경우에 각 복셀에서 관찰되는 대사물질의 양의 변화를 도시한 그래프이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 복셀의 사이즈가 1cm×1cm×1cm로 제3층(43)의 체적에 대응하는 복셀이 설정된 경우(도 5 참조), 복셀내의 대사물질의 양이 거의 동일한 제1복셀, 제2복셀 및 제3복셀에서 대사물질의 양이 서로 거의 같게 나오는 것이 관찰되었고, 복셀의 크기가 제4층(44)의 체적보다 큰 제4복셀에서는 제1복셀, 제2복셀 및 제3복셀에 비하여 대사물질의 양이 적게 나오는 것이 관찰되었다.
도 9에 도시된 바와 같이, 복셀의 사이즈가 1.5cm×1.5cm×1.5cm로 제2층(42)의 체적에 대응하는 복셀이 설정된 경우(도 4참조), 복셀내의 대사물질의 양이 거의 동일한 제1복셀 및 제2복셀에서 대사물질의 양이 거의 같게 나오는 것이 관찰되었으며, 스펙트럼상의 영상강도도 거의 비슷하게 나오는 것이 관찰되었다. 그리고, 복셀의 크기가 제3층(43) 및 제4층(44)의 체적보다 큰 제3복셀 및 제4복셀에서는 제1복셀 및 제2복셀에 비하여 대사물질의 양이 적게 나오는 것이 관찰되었다. 또한, 제3층(43)과 제3복셀의 체적의 차이보다 제4층(44)과 제4복셀의 체적의 차이가 더 크므로, 제4복셀내의 대사물질의 양이 제3복셀내의 대사물질의 양보다 적게 나오는 것이 관찰되었다.
도 10에 도시된 바와 같이, 복셀의 사이즈가 2cm×2cm×2cm로 제1층(41)의 체적에 대응하는 복셀이 설정된 경우(도 3참조), 복셀내의 대사물질의 양은 서로 다르게 나오는 것이 관찰되었으며, 각 층(41)(42)(43)(44)의 체적과의 차이가 적은 순서대로, 즉, 제1복셀, 제2복셀, 제3복셀, 제4복셀의 순서대로, 복셀내의 대사물질의 양이 순차적으로 적게 나오는 것이 관찰되었다.
이와 같은 결과에 비추어볼 때, 대사물질 대 수분의 비는 복셀의 크기에 관계없이 복셀내의 대사물질의 양에 따라서 선형적으로 비례하는 것을 알 수 있었다. 따라서, 본 발명에 따른 팬텀은 체적위치 및 체적정량에 대하여 충분히 정확하다는 것을 알 수 있다.
2. 장비의 안정성에 대한 후속(follow up)테스트
가. 테스트를 위한 파라미터
(1) Philips 3T (경희대학교 동서신의학병원)
(2) STEAM Pulse sequence
(3) TR/TM/TE = 2000/12/30ms
(4) 복셀의 사이즈(Voxel Size): 2cm × 2cm × 2cm
(5) 복셀의 위치설정(Voxel Localization): 제1복셀, 제2복셀, 제3복셀, 제4복셀(도 3 내지 도 5 참조)
(6) Post-Processing: jMRUI 사용
(7) Gaussian fitting, AMARES 분석법
(8) 수분신호들(수분억제 전, 후)은 제4복셀에서 측정된 데이터를 사용하였다(도 11 내지 도 14 참조). 이는, 제4복셀이 중앙부근(Iso-center)에 위치되기 때문에 자기장의 보정(Shimming)상태가 가장 양호하기 때문이다.
나. 테스트 결과
테스트는 제1차 테스트와 제2차 테스트를 동일한 조건에서 소정의 기간(약 3개월)을 두고 수행하였다.
(1) 신호대잡음비(SNR)
(가) 제1차 테스트 시
수분신호강도(water signal intensity)는 0.3013이었고, 노이즈신호강도(Noise signal intensity (mean value))는 1.70×10-4이었으며, 다음과 같은 식을 통하여 신호대잡음비(SNR)은 4430.80임을 알 수 있었다.
[규칙 제26조에 의한 보정 21.09.2009]　
신호대잡음비(SNR) =
Figure WO-DOC-4
(나) 제2차 테스트 시
수분신호강도(water signal intensity)는 0.3909이었고, 노이즈신호강도(noise signal intensity (mean value))는 5.02×10-5이었으며, 다음과 같은 식을 통하여 신호대잡음비(SNR)은 19467.13임을 알 수 있었다.
[규칙 제26조에 의한 보정 21.09.2009]　
신호대잡음비(SNR) =
Figure WO-DOC-5
(2) 화학적이동(Chemical shift)
(가) 제1차 테스트 시
화학적이동은 ± 0.2 ppm 이내이었다.
(나) 제2차 테스트 시
화학적이동은 ± 0.1 ppm 이내이었다.
(3) 선폭 (Line width: Full Width at Half Maximum-FWHM)
(가) 제1차 테스트 시
측정치 약 0.05ppm으로, 선폭은 6.39(Hz)(0.05 × 127.74 = 6.39 (Hz))임을 알 수 있었다.
(나) 제2차 테스트 시
측정치 약 0.032 ppm으로, 선폭은 4.09(Hz)(0.032 × 127.74 = 4.09 (Hz))임을 알 수 있었다.
(4) 수분억제정도 (Water Suppression Percent)
(가) 제1차 테스트 시
수분억제전의 수분신호(Water Signal)는 0.3013이었고, 수분억제후의 수분신호(Water Signal)는 1.183×10-3이었으며, 아래의 식을 통하여 수분억제정도는 99.60%임을 알 수 있었다.
[규칙 제26조에 의한 보정 21.09.2009]　
수분억제정도 =
Figure WO-DOC-6
(나) 제2차 테스트 시
수분억제전의 수분신호(Water Signal)는 0.3909이었고, 수분억제후의 수분신호(Water Signal)는 3.22×10-4이었으며, 아래의 식을 통하여 수분억제정도는 99.92%임을 알 수 있었다.
[규칙 제26조에 의한 보정 21.09.2009]　
수분억제정도 =
Figure WO-DOC-7
(5) 수분신호의 대칭성
제1차 및 제2차 테스트 시 완전한 대칭을 이루지 못했으나, 대체적으로 제1차 테스트보다는 제2차 테스트의 결과가 대칭에 가까웠다.
(6) 팬텀을 통한 체적위치정확도 및 체적정량정확도
대사물질 대 수분의 비(Metabolite Reference Water Ratio)로서 상기에서 설명한 바와 같은 복셀 사이즈에 대한 민감성 테스트 시와 데이터를 분석방법을 동일하게 하였다.
도 15는 본 발명에 따른 팬텀에 대한 장비의 안정성에 관한 제1차 테스트의 결과를 도시한 그래프로, 각 복셀에서 관찰되는 대사물질의 양의 변화를 도시한 그래프이고, 도 16은 본 발명에 따른 팬텀에 대한 장비의 안정성에 관한 제2차 테스트의 결과를 도시한 그래프로, 각 복셀에서 관찰되는 대사물질의 양의 변화를 도시한 그래프이다.
도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 대체적으로 복셀내의 대사물질의 양이 클수록 각 대사물질의 신호가 크게 나타나는 것이 관찰되었다. 이에 따라, 본 발명에 따른 팬텀은 체적위치 및 체적정량에 대하여 충분히 정확하다는 것을 알 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 자기 공명 영상 장비의 자기공명분광영상, 특히 Single Voxel Spectroscopy (SVS) 성능을 평가하기 위하여 그 정량적인 지표가 필요하였고, 기존 성능평가용 팬텀이 가지는 자기장 보정(Shimming)의 어려움, 고깔 형태의 내부용기로 인해 발생되는 부분용적효과(Partial volume effect) 및 공기방울 유입가능성을 회피할 수 있는 방법으로 대사물질을 넣는 용기를 장구형 또는 아령형(Layered Dumbbell Shape)형태로 개선한 팬텀을 제시함으로써, 내부용기(30)내의 각 층의 위치에 따른 다양한 스펙트럼 지도를 얻을 수 있으며, 이에 따라, 자기공명영상(MRI)장비의 성능을 정확하게 평가할 수 있도록 하였다.
이외에도, 본 발명의 실시예에서 제시한 테스트와 같이, 본 발명에 따른 팬텀은, 물(Water)을 용매로 하는 인체 뇌의 대사물질 수용액으로 이루어지는 내부용기(30)내의 내부물질에 대하여 수분피크를 이용한 신호대잡음비(Signal to Noise Ratio: SNR 혹은 S/N), 화학이동정도(Chemical Shift), 수분억제정도(Water Suppression Percent), 선폭(Full Width at Half Maximum: FWHM)을 측정하여 자기공명분광법에 대한 다양한 성능 평가를 할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 자기공명분광영상의 성능평가용 팬텀은 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형, 응용이 가능하며 상기한 실시예에 한정되지 않는다. 또한, 상기한 실시예와 도면은 발명의 내용을 상세히 설명하기 위한 목적일 뿐, 발명의 기술적 사상의 범위를 한정하고자 하는 목적은 아니며, 이상에서 설명한 본 발명은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형, 및 변경이 가능하므로, 본 발명은 상기한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되는 것은 아님은 물론이며, 후술하는 청구범위뿐만이 아니라 청구범위와 균등한 범위를 포함하여 판단되어야 한다.

Claims (8)

  1. 외부용기; 및
    상기 외부용기의 내부에 배치되고, 길이방향으로 연장되며, 내경이 서로 다른 복수의 층이 형성되는 내부용기;
    를 포함하는 자기공명분광영상의 성능평가용 팬텀.
  2. 제1항에 있어서, 상기 외부용기는 구형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자기공명분광영상의 성능평가용 팬텀.
  3. 제1항에 있어서, 상기 내부용기의 복수의 층의 각 내경은 상기 내부용기의 단부에서 중앙쪽으로 갈수록 순차적으로 변화되는 것을 특징으로 하는 자기공명분광영상의 성능평가용 팬텀.
  4. 제1항에 있어서, 상기 내부용기의 복수의 층의 각 내경은 상기 내부용기의 단부에서 중앙쪽으로 갈수록 순차적으로 감소하는 것을 특징으로 하는 자기공명분광영상의 성능평가용 팬텀.
  5. 제1항에 있어서, 상기 내부용기는 그 중앙을 기준으로 대칭형의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 자기공명분광영상의 성능평가용 팬텀.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내부용기의 양단에는 상기 내부용기의 내부와 연통되며 상기 외부용기의 외측으로 노출되는 출입구가 각각 형성되는 것을 특징으로 하는 자기공명분광영상의 성능평가용 팬텀.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부용기 및 상기 내부용기는 아크릴재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기공명분광영상의 성능평가용 팬텀.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외부용기의 내부에는 황산구리수용액이 주입되며, 상기 내부용기의 내부에는 대사물질을 모사한 수용액이 주입되는 것을 특징으로 하는 자기공명분광영상의 성능평가용 팬텀.
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