논문 2015-52-12-15
1.0 mol 과 0.5 mol MR조영제의 정량적 신호강도 비교분석
( Comparative Analysis of Quantitative Signal Intensity between 1.0 mol and 0.5 mol MR Contrast Agent )
정 현 근*, 정 현 도**, 남 기 창***, 장 근 영****, 김 호 철******
( Hyun Keun Jeong, Hyun Do Jeong, Ki Chang Nam, Geun Yeong Jang, and Ho Chul Kimⓒ)
요 약
본 연구의 목적은 1.0 mol 고농도 가돌리늄 조영제가 기존의 0.5 mol MR 조영제에 비해 얼마나 높은 신호강도를 보이는지를 정량 적으로 비교 분석하는 것이다. 실험을 위하여 1.0 mol Gadobutrol과 0.5 mol Gadoteridol을 사용하여 희석비율을 달리한 각각의 MR팬 텀을 제작하였다. 이를 1.5T MR장비의 조영증강 T1 검사인 2D SE 와 Head-Neck Angio의 3D FLASH 두 가지 방법으로 스캔하였 다. 이후 영상에서 희석비율별 신호 강도를 측정하여 이를 비교 분석하였다. 두 개의 시퀀스(2D SE, 3D FLASH)에서의 조영증강 반 응시작 지점인 RSP(Reaction Starting Point)는 0.5 mol에서는 두 시퀀스 각각 6.0%, 60.0%, 1.0mol에서는 2.0%, 20.0%로 0.5 mol 조영 제서의 조영증강반응이 빨리 일어났다. 최대 신호강도인 MPSI(Max Peak Signal Intensity)는 0.5 mol에서 두 시퀀스 각각 1358.8[a.u], 1573.0[a.u], 1.0mol 에서는 1374.9[a.u], 1642.4[a.u]로 최대신호강도는 두 조영제 모두 비슷하였다. 더불어 최대신호강도를 보이는 희석 비율 지점인 MPP(Max Peak Point)는 0.5 mol 에서는 두 시퀀스에서 각각 0.4%, 10.0%, 1.0mol 에서는 0.16%, 1,8%로 0.5 mol 조영제 의 최대신호강도가 더 빨리 형성되었다. 각 희석비율에서의 조영증강 반응면적 RA(Reaction Area)는 0.5 mol 에서는 두 시퀀스 각각 20747.4[a.u], 23204.6[a.u], 1.0 mol 에서는 12691.9[a.u], 20747.4[a.u]로 0.5 mol 조영제가 두 시퀀스에서 각각 27.4%, 11.8% 더 높았다.
본 연구를 통하여 조영증강 T1과 Head-Neck Angio 검사에서 1.0 mol 고농도 가돌리늄 조영제가 0.5 mol MR조영제에 비하여 신호반 응이 느리다는 사실을 확인하였으며, 최대 신호강도인 MPSI는 1.0 mol 조영제와 0.5 mol 조영제 둘 다 비슷하여 1.0 mol 고농도 가 돌리늄 조영제가 MR영상에서 반드시 높은 신호강도를 보여주지 않는다는 것을 확인 할 수 있었다.
Abstract
The purpose on this research is quantitatively comparing and analyzing signal intensity of 1.0mol and 0.5mol contrast agent.
For this study, two MR phantoms were produced. One of them is used with 1.0mol Gadobutrol. The other is used with 0.5mol Gadoteridol. These two phantoms respectively have been scanned by SE T1 sequence which is used to get a general contrast-enhanced image in 1.5T MRI and 3D FLASH sequence which is used as enhanced angio MRI. Signal intensity was measured by scanned images as per contrast agent dilution ratio. The results were as follow: RSP(Reaction Starting Point) of the two sequences(2D SE, 3D FLASH) was respectively 6.0%, 60.0% in 0.5mol contrast and 2.0%, 20.0% in 1.0mol contrast, which means in 0.5mol contrast, RSP was formed faster than the one in 1.0mol contrast. MPSI was respectively 1358.8[a.u], 1573[a.u] in 0.5mol contrast and 1374[a.u], 1642.4[a.u] in 1.0mol contrast, which means 0.5mol contrast’s MPP (0.4%, 10.0%) was formed faster than 1.0mol contrast’s MPP (0.16%, 1.8%). Lastly, RA as per contrast agent dilution ratio was 27.4%, 11.8% wider in 0.5mol contrast(20747.4[a.u], 23204.6[a.u]) than in 1.0mol contrast(12691.9[a.u], 20747.4[a.u]). According to the study, we are able to assure that signal reaction time of 1.0mol contrast is slower than the one of 0.5mol contrast in contrast-enhanced MRI at two different sequences(2D SE, 3D FLASH). Furthermore, owing to the fact that there are not any signal intensity differences between 1.0mol and 0.5mol contrast, it is not true that high concentration gadolinium MR contrast agent does not always mean high signal intensity in MRI.
Keyword : 1.0mol Gadobutrol, 0.5mol Gadoteridol, MR contrast agent, mol concentration, Gadolinium
* 정회원, 고려대학교 의용과학대학원 의료영상공학과
(Department fo Medical Imaging of Engineering. The Graduate School of Bio-Medical Science, Korea University)
** 정회원, 템플턴대학교 심리학과 (Department of Psychology, Templeton University)
*** 정회원, 동국대학교 의과대학 의공학교실
(Department of Medical Engineering, Dongguk University College of Medicine)
****
정회원, 한전병원 영상의학과 (Department of Imaging Medicine, KEPCO Medical Center)
*****
정회원, 을지대학교 방사선학과 (Department of Radiological Science, Eulji University)
ⓒ Corresponding Author(E-mail: [email protected])
Received ; September 30, 2015 Revised ; October 26, 2015 Accepted ; November 23, 2015
Ⅰ. 서 론
MRI의 원리는 Magnetic의 자성과 Resonance의 공 명원리를 이용하여 Imaging, 즉 영상을 구현하는 방식 이다. 자성은 보통 강자성, 상자성, 초상자성, 반자성 4 가지로 분류를 하는데, 이때 상자성물질에는 산소와 철 (Fe), 망간(Mg), 가돌리늄(Gd)등과 같은 다양한 금속 이온이 있다. 이들 이온의 공통점은 짝이 없는 전자를 가지고 있고, 양성 자화율을 일으킨다는 것이다. 자기공 명영상에서의 이들 물질은 T1과 T2 시간의 감소로 스 핀격자 이완율과 스핀스핀 이완율의 증가를 일으키는 효과를 갖는데, 이 중 임상에서는 MR조영증강 물질로 가돌리늄을 사용하고 있다. 적절한 농도에서의 가돌리 늄 조영제는 선택적인 스핀 격자 이완 증강을 유발하여 T1 강조영상에서 신호증가를 일으키는데, 이는 MR영 상에서 병변의 구분을 명확히 해주어 진단학적으로 널 리 이용 되고 있다[1～3].
세계적으로는 9여종의 오리지널 가돌리늄 조영제가 출시되어 있다[1, 4～5]. 그 중 화학구조적인 구분으로는 리니어 구조와 마크로 사이클릭 구조로 가돌리늄 조영 제를 나눌 수 있다. 특히 요즘은 국내외에서 마크로 사 이클릭 가돌리늄 조영제가 많이 이용되고 있는데, 그 배경에는 2000년도 전후로 이슈가 되었던 가돌리늄에 의한 NSF (Nephrogenic Systemic Fibrosis; 신원성 전 신 섬유증) 발생이 그 원인이라고 할 수 있다[6]. 2012년 ECR (European Congress of Radiology) 보고 자료에 따르면 리니어 구조가 마크로 사이클릭 구조에 비해 높 은 NSF발생을 보이고 있으며[7], 또한 ESUR guideline 및 FDA 권고안 등을 통해 관련내용을 확인해 볼 수 있 다[4]. 이러한 이유로 현재는 국내에서도 대부분의 임상 현장에서 마크로 사이클릭 MR조영제 사용을 선호하고 있는 상황이다.
더불어 요즘은 기존 0.5 mol 조영제와 차별화한 마크 로 사이클릭 구조의 1.0 mol 고농도 조영제도 임상에서 사용되고 있다[1]. 이 고농도 조영제는 삼투압과 점도가 각각 1603 mOsm/kg, 5.0 mPas at 37°C로 비교적 높은 수치를 지니고 있어 투약 시 피검사자에게 부담이 될 수 있는 확률이 여타 동일한 화학구조의 MR조영제에 비해 높은 편이다[4]. 그럼에도 불구하고 1.0 mol 조영제 를 임상에서 사용하는 이유는 고농도 가돌리늄이 MR 영상에서 더 높은 신호강도를 만들어 진단학적으로 유
용하다는 인식 때문이었다. 그러나 고농도 1.0 mol MR 조영제가 CT의 아이오다인같이 농도증가가 신호강도 증가에 직접적으로 영향을 미치는지는 재고해 봐야할 필요가 있다. 그 이유는 CT조영제인 아이오다인은 그 농도 자체가 X-ray흡수에 영향을 끼쳐 영상의 대조도 를 변화시키는 직접적 기전인 반면에 MR조영제인 가 돌리늄의 원리는 인체 내 물 분자의 자기이완시간을 변 화시킴으로써 대조도를 만들어내는 간접적인 역할을 하 기 때문이다. 근례의 연구들 중에는 1.0 mol 고농도 MR조영제의 진단학적 유용성의 특별한 우위가 없음을 알리는 정성적인 임상관점의 데이터가 발표되어지기도 하였고[8], 0.5 mol 단독 팬텀실험을 통하여 어느 정도 희석이 이루어지는 지점에서의 신호강도가 더 높다는 데이터들이 일부 연구자들에 의해 시행되기도 하였다[1]. 그러나 이를 정량적 관점으로 1.0 mol 과 0.5 mol을 직 접 비교하여 반응정도의 차이를 수치화한 데이터는 아 직까지 없었다. 따라서 본 연구에서는 자체 제작한 MR 팬텀을 사용하여 0.5 mol과 1.0 mol 고농도 가돌리늄 조영제의 신호강도를 조영증강 T1 검사와 Angio검사에 서 정량적으로 비교분석하였다. 이를 통하여 1.0 mol 고 농도 가돌리늄이 MR 영상의 신호강도에 미치는 영향 을 분석하고자 하였다.
Ⅱ. 대상 및 방법
1. MR Phantom
가. MR 조영제 및 MR Phantom 구성
MR 조영제는 0.5 mol Gadoteridol (ProHance ; Bracco, Milan, Italy)와 1.0 mol Gadobutrol (Gadovist, Bayer, Gemany)를 사용하였다. 이 두 가지 가돌리늄 조영제는 표 1 과 같은 특성과, 그림 1의 화학 구조를 각각 지닌다.[1, 3～4]
그림 2에서 보듯이 비자성체인 용기 29개로 구성된 두 개의 MR팬텀(Gadoteridol, Gadobutrol)을 제작하였 으며, 각각의 용기는 100%에서 0% 까지 가돌리늄의 희 석비율을 조정하여 셀라인과 혼합하였다. 표 2에는 1번 부터 29번까지의 가돌리늄 조영제의 혼합비율에 따라 농도가 서로 다른 두 가지 약제의 몰농도 변화를 각각 표기하였다. 이를 통해 농도가 서로 다른 두 가지 약제 를 동일한 속도로 체내에 투약한다고 가정 하였을 때,
Gadoteridol (ProHance)
Gadobutrol (Gadovist)
Company Bracco Bayer
Molecular Structure Macrocyclic Macrocyclic
Ionicity Nonionic Nonionic
Concetration (mol) 0.5 1.0
Osmolality
(mOsmol/kg, 37) 630 1,603
Viscosity (cP, 37) 1.3 5.0
Relaxivity
(1.5T – r1mM-1s-1) 4.1 4.7
Indications 1. CNS
2. Whole body
1. Brain and Spine 2. MRA
3. Liver and Kidney
표 1. Gadoteridol 과 Gadobutrol 비교표
Table 1. Comparative table of Gadoteriodol and Gadobutrol.
그림 1. 화학구조
(a) Gadoteridol 구조 (b) Gadobutrol 구조 Fig. 1. Chemical structure
(a) Gadoteridol‘s structure (b) Gadobutrol' structure
그림 2. MR 팬텀 디자인
(a) 제작도, (b) Gadoteridol실사, (c) Gadobutrol실사
Fig. 2. Design of MR phantom
(a) drawing, (b) Gadoteridol's picture, (c) Gadobutrol's picture
동일한 비율로 이루어지는 희석정도에 따른 신호변화를 정량적으로 평가하고자 하였다.
No Saline (㎖) GBCA (㎖) Gdoteridol
(mmol) Gadobutrol (mmol) GBCA
rate(%) No Saline (㎖) GBCA (㎖) Gadoteridol
(mmol) Gadobutrol (mmol) GBCA
rate(%)
1 0.00 30 500 1000 100 16 29.52 0.48 8 16 1.60
2 6.00 24 400 800 80 17 29.58 0.42 7 14 1.40
3 12.00 18 300 600 60 18 29.64 0.36 6 12 1.20
4 18.00 12 200 400 40 19 29.70 0.3 5 10 1.00
5 24.00 6 100 200 20 20 29.76 0.24 4 8 0.80
6 24.60 5.4 90 180 18 21 29.82 0.18 3 6 0.60
7 25.20 4.8 80 160 16 22 29.88 0.12 2 4 0.40
8 25.80 4.2 70 140 14 23 29.94 0.06 1 2 0.20
9 26.40 3.6 60 120 12 24 29.95 0.048 0.8 1.6 0.16
10 27.00 3 50 100 10 25 29.96 0.036 0.6 1.2 0.12
11 27.60 2.4 40 80 8 26 29.97 0.024 0.4 0.8 0.08
12 28.20 1.8 30 60 6 27 29.98 0.012 0.2 0.4 0.04
13 28.80 1.2 20 40 4 28 29.99 0.006 0.1 0.2 0.02
14 29.40 0.6 10 20 2 29 30.00 0 0 0 0.00
15 29.50 0.54 9 18 1.80
표 2. 희석 비율에 따른 1.0 과 0.5 mol의 몰농도 Table 2. Mol concentration of 1.0 mol and 0.5 mol agents
according to dilution rate.
2. MR 장치 및 매개변수
가. MRI Specification 1) Field strength: 1.5 Tesla
2) Model : Magnetom Avanto Q, Siemens
2) Gradient strength: 33 mT/m, Slew rate : 125 T/m/s 3) Coil: Brain coil (20channel)
그림 3. 브레인 코일(a, b) 및 MRI 장비(c) Fig. 3. Brain coil(a, b) MRI device(c)
나. Sequence and Parameters
실험은 임상 필드에서 주로 사용하고 있는 1.5 T 초 전도 MRI 장비를 사용하였으며, 그림 3과 같이 제작된 팬텀을 Brain coil에 장착 하였다. 두 가지 MR조영제의 신호비교를 위하여 사용된 시퀀스는 통상적인 조영증강 검사에 사용하는 T1 영상을 위한 SE 시퀀스와 Head-Neck angio 검사에서 사용하는 3D FLASH 시퀀 스를 사용하였다. 각각의 사용 시퀀스에서의 파라메타 는 표 3과 같다.
Indication Enhanced T1 Enhanced Head-Neck Angio
Sequence 2D SE 3D FLASH
TR 563 msec 3.15 msec
TE 14 msec 1.1 msec
FOV 300x300 320x320
Thickness 5 mm 1 mm
Flip Angle 70° 25°
Averages 2 1
Band Width 100 Hz/Px 420 Hz/Px
Scan Time 3:43 0:18
표 3. 시퀀스 와 매개변수
Table 3. Sequence and Parameter.
3. 실험방법
1.0 mol Gadobutrol, 0.5 mol Gadoteridol을 각각 사 용한 두 개의 MR 팬텀은 순서대로 동일한 Brain coil 내에 장착 시킨 후 스캔을 진행하였다. 실험은 그림4와 같은 순서로 진행 하였고, 스캔 횟수는 모두 동일한 방 법으로 20회를 반복하여, 추출된 팬텀 단면의 29개의 영상에서 각 SI(Signal Intensity)값을 측정하여 이에 대 한 평균값을 분석하였다.
그림 4. 연구 순서도 Fig. 4. Flow chart of Study
Ⅲ. 결 과
1. MR 팬텀영상과 SI(Signal intensity)
그림 5에서는 Gadoteridol과 Gadobutrol MR 팬텀 영상에서 신호변화를 확인할 수 있으며, 각각의 팬텀영 상 단면에 circle ROI를 설정하고 SI의 평균값을 측정 하였다.
그림 5. MR phantom 영상
(a) SE에서의 0.5 mol Gadoteridol 영상 (b) SE에서의 1.0 mol Gadobutrol 영상 (c) 3D FLASH에서의 0.5 mol Gadoteridol 영상 (d) 3D FLASH에서의 1.0 mol Gadobutrol 영상 Fig. 5. MR phantom images.
(a) 0.5 mol Gadoteridol image at SE (b) 1.0 mol Gadobutrol image at SE (c) 0.5 mol Gadoteridol image at 3D FLASH (d) 1.0 mol Gadobutrol image at 3D FLASH
2. 가돌리늄 조영제의 신호강도변화
표 4에서는 Gadoteridol과 Gadobutrol 각각의 희석비 율에 따른 신호강도를 나타내었다. 이때 실험의 정량적 분석 비교를 위해 아래 네 가지의 평가기준을 두었다.
첫째, RSP(Reaction Starting Point) - 조영증강의 반응시작지점
둘째, MPSI(Max Peak Signal Intensity) - 정점에서의 신호강도
셋째, MPP(Max peak point)
- MPSI가 형성되는 가돌리늄의 희석비율 지점 넷째, RA(Reaction Area)
- 조영증강 반응면적(그림 6c, d의 폐곡선 면적) 여기서 RSP는 일정 기준점을 두기 위하여 SI(Signal Intensity) 100 [a.u]이상을 시작점으로 하였다.
No GBCA rate(%)
2D SE 3D FLASH
No GBCA rate(%)
2D SE 3D FLSAH
Gdoteridol SI[a.u]) Gadbutrol
SI[a.u])Gdoteridol SI[a.u]))Gadbutrol
SI[a.u]) Gadoteridol SI[a.u])Gadobutrol
SI[a.u]) Gdoteridol SI[a.u]) Gadbutrol
SI[a.u])) 1 100 2.6 3.1 21.3 18.4 16 1.60 955.3 444.6 1317.9 1614.0 2 80 2.4 3.1 35.1 9.0 17 1.40 1001.0 523.9 1085.6 1395.3 3 60 2.8 3.5 169.8 8.1 18 1.20 1070.8 608.1 971.3 1299.7 4 40 3.1 2.9 608.0 18.7 19 1.00 1149.1 742.4 933.8 1304.6 5 20 2.3 3.5 1120.3 348.1 20 0.80 1221.9 823.7 922.8 1393.8 6 18 3.3 3.0 1295.7 420.0 21 0.60 1287.9 943.0 716.2 1205.0 7 16 6.3 3.3 1317.1 502.6 22 0.40 1358.8 1146.0 473.1 821.3 8 14 6.1 3.3 1317.1 587.6 23 0.20 1282.0 1374.5 212.1 387.2 9 12 12.5 3.2 1441.0 729.2 24 0.16 1243.1 1374.9 200.2 341.3 10 10 26.7 3.7 1573.0 900.4 25 0.12 1118.0 1301.5 163.9 289.6 11 8 75.5 3.7 1502.2 1110.3 26 0.08 986.7 1152.8 130.3 198.0 12 6 187.6 7.3 1422.0 1212.6 27 0.04 522.3 805.6 48.1 94.3 13 4 383.1 51.0 1386.8 1339.0 28 0.02 386.3 513.4 32.9 48.2 14 2 798.1 274.5 1288.7 1488.0 29 0.00 199.7 206.0 20.3 20.7 15 1.80 880.1 362.4 1424.0 1642.4
표 4. 희석비율에 따른 신호강도
Table 4. SI according to dilution rate.
그림 6. Gadoteridol 과 Gadobutrol의 신호강도 비교 그래프 (a) SE에서의 신호강도 비교 그래프
(b) 3D FLASH에서의 신호강도 비교 그래프 (c) SE에서의 반응면적 비교 그래프 (d) 3D FLASH에서의 반응면적 비교 그래프 Fig. 6. Comparative graph of SI between Gadoteridol and Gadobutrol.
(a) Comparative graph of SI at SE (b) Comparative graph of SI at 3D FLASH (c) Comparative graph of RA at SE (d) Comparative graph of RA at 3D FLASH
그림 6에서는 2D SE와 3D FLASH에서의 Gadoteriol 과 Gadobutrol의 희석비율에 따른 신호강도를 비교하여 그래프로 나타내었다. 두 가지 시퀀스에서 모두다 전체 적으로는 0.5 mol의 Gadoteridol의 그래프가 희석비율이 높은 쪽에 형성되어 있고, 1.0 mol Gadobutrol의 그래프 는 희석비율이 낮은 쪽에 형성되어 있다는 것을 확인할 수 있다. 정량적 수치로는 표 5에서 보듯이 2D SE에서 의 RSP는 Gadoteridol 6.0%, Gadobutrol 2.0%로 1.0 mol MR조영제의 반응 속도가 0.5 mol에 비해 느린 걸
Factor Unit 2D SE 3D FLASH
Gadoteridol Gadobutrol Gadoteridol Gadobutrol
RSP % 6.0% 2.0% 60.0% 20.0%
MPSI [a.u] 1358.8 1374.9 1573.0 1642.4
MPP % 0.40% 0.16% 10.0% 1.8%
RA [a.u] 16175.4 12691.9 23204.6 20747.4
표 5. 평가기준에 따른 정량적 데이터
Table 5. Quantitative data according to appraisal standard
확인할 수 있다. MPSI는 각각 1358.8 [a.u], 1374.9 [a.u]
로 큰 차이를 보이지 않았으며, MPSI가 나타나는 지점 인 MPP는 각각 0.4%, 0.16%로 Gadoteridol의 MPSI가 더 빠르게 발생한다. RA는 그림 6의 c, b와 표 5에서 보듯이 각각 20747.4 [a.u], 12691.9 [a.u]로 Gadoteridol 의 반응면적이 Gadobutrol에 비해 27.4% 더 넓다.
3D FLASH에서의 RSP는 Gadoteridol 60.0%, Gadobutrol 20.0%로 역시 Gadoteridol의 반응속도가 더 빨리 일어난다. MPSI는 각각 1573.0 [a.u], 1642.4 [a.u]
를 보였으며, MPP는 각각 10.0%, 1.8%로 역시 0.5 mol 조영제인 Gadoteridol의 반응이 1.0 mol Gadobutrol보다 빨리 일어났다. RA는 각각 23204.6 [a.u], 20747.4 [a.u]
로 Gadoteriol의 반응면적이 Gadobutrol[a.u]보다 11.8%
더 넓었다.
Ⅳ. 고 찰
본 실험을 통하여 1.0 mol 고농도 가돌리늄 조영제의 신호강도가 CT에서 사용하고 있는 아이오다인 조영제 와는 다르다는 것을 알 수 있었다. 아이오다인의 경우 는 농도 증가가 X-ray의 흡수율과 직접적으로 비례하 여 CT영상에서의 높은 대조도로 이어지지만, 가돌리늄 의 경우는 이와는 달랐다. 임상에서는 가돌리늄의 농도 가 높으면 신호강도가 증가할 것이라는 일부 고정적인 인식이 있었는데, 본 실험결과 그래프 상의 종축의 신 호강도에 있어서 2D SE, 3D FLASH 두 가지 시퀀스 모두에서 1.0 mol Gadobutrol과 0.5 mol Gadoteridol의 수치는 비슷한 결과를 보였다. 이유는 상자성 물질인 가돌리늄은 투약 후 MR영상에서 스스로 신호를 발생 시키는 것이 아닌 결국 체내 H1 스핀과 결합하여 RF 펄스에 의해 여기(Excitation)후 이완(Relaxation)과정을 거쳐 신호가 발생하는데, 그 비율은 0.5 mol의 경우 0.4%, 즉 2 mmol에서 MPSI를 보였으며, 1.0 mol의 경
우는 0.2-0.16%, 즉 2.0-1.6 mmol에서 MPSI를 보인다.
이는 역으로 계산하면 0.5 mol에서는 99.6%의 혈액이, 1.0 mol의 경우 99.8%의 혈액비율에서 높은 신호강도를 보인다는 해석이 되는데, 이 의미는 체내에서 강한 신 호강도를 발생시키는데 필요한 것은 높은 가돌리늄 농 도가 아니고, 투약 후 가돌리늄과 H1 분자의 적정한 비 율에 도달하는 타이밍에 있다는 말이 된다. 즉, 흔히 고 농도 가돌리늄 조영제가 높은 신호강도를 갖는다는 고 정관념은 본 실험을 통하여 오류가 있음을 알 수 있었 다. 이는 통상적인 2D SE와 더불어 Angio검사의 3D FLASH에서도 역시 동일한 패턴을 보였다. 특히 3D FLASH의 경우는 검사 특성상 투약과 함께 Fluoro 확 인과정을 거쳐 메인 검사를 진행하게 되는데, 그림 6의 b에서 보듯이 1.0 mol의 경우 0.5 mol에 비해 반응이 느리게 일어나는 것을 볼 수 있다. 이는 1.0 mol 가돌리 늄 조영제 사용 시 투약 속도에 따라 검사 중심부인 Carotid Artery 영역을 통과한 약제가 뒤늦게 반응을 일으켜 Vein Contamination을 유발 할 수 있는 요인이 될 확률이 높다고 보여 진다. 이는 1.0 mol MR조영제 사용에 있어서 적정한 투약속도에 대해 추가적인 실험 이 더 필요한 부분이다.
반면에 0.5 mol Gadoteriol의 경우 체내 투약 후 반응 시작이 2D SE, 3D FLASH 두 가지 시퀀스 모두에서 1.0 mol에 비해 빠르게 일어났으며, MPSI역시 앞서서 형성되었다. 더불어 신호 강도는 고농도 조영제와 비교 하여 비슷한 수치를 보였다. 이는 Gadoteridol이 체내 투약 후 약제반응이 전체적으로 1.0 mol Gadobutrol에 비해 빠르다는 이야기이고, 신호강도는 역시 고농도와 는 상관관계가 없다는 동일한 해석이 가능하다. 더불어 실제 임상에서는 조영증강 검사로 가장 흔하게 사용 하 고 있는 2D SE의 경우 약제를 투여 후 지체 없이 바로 post enhance검사를 진행하게 되는데, 이는 검사 진행 에 있어 시간적인 특성상 가돌리늄 반응이 빨리 일어는 것이 실용적이라 할 수 있다. 이 부분에 대해서는 이전 연구를 통하여 TR, TE 매개변수 컨트롤을 통하여 MR 조영제의 반응시간을 앞당길 수 있다는 연구결과를 발 표하였다[2]. 따라서 물리적 매개변수 조정과 더불어 적 정한 몰농도의 약제를 선택 하여 사용한다면, 임상 현 장에 맞게 진단학적으로 유용한 영상을 얻을 수 있을 것으로 판단된다. 그리고 RA역시 0.5 mol이 1.0 mol에 비해 11.8% 더 높음을 볼 수 있었다. 이는 MR검사 시
1.0 mol에 비해 조영증강 검사에서 K-space를 샘플링 하는데 시간적 여유를 더 주게 되므로, 특히 2D SE검 사에 있어 조영증강 신호를 추출하는데 있어 더 유용하 다고 볼 수 있다.
본 연구의 데이터는 0.5 mol Gadoteridol과 1.0 mol Gadobutrol 두 가지 MR조영제로만 실험되었으며, 추후 본 연구와 더불어 시중에 나와 있는 다양한 가돌리늄 조영제에 대한 추가적인 반응 특성에 대한 연구가 더 이루어져야 할 것으로 사료된다.
Ⅴ. 결 론
본 연구를 통하여 MR조영제가 체내 H1스핀과 결합 하여 발생되는 MR신호 강도는 고농도 가돌리늄에 의 해서가 아닌 가돌리늄과 H1스핀의 적정 희석비율에 따 라 높은 신호강도를 발생시킨다는 것을 확인할 수 있었 다. 특히 기존의 T1 검사 및 Head-Neck Angio의 조영 증강검사에 있어서 고농도 MRI 조영제가 높은 신호강 도를 만들어낼 수 있다는 고정관념에 오류가 있음을 알 수 있었다. 즉, 고농도 가돌리늄은 고 신호강도와는 상 관관계가 낮음을 확인 하였다.
반면에 1.0 mol 조영제가 0.5 mol에 비해 조영증강 반응이 전체적으로 늦게 일어나는 것을 확인할 수 있었 다. 이는 임상적으로는 1.0 mol 고농도 가돌리늄 조영제 는 T1 조영증강 검사에 있어 일정 신호강도를 만들기 위해서는 투약 후 0.5 mol에 비해 시간 지연이 필요하 다는 것을 의미하며, 더불어 Head-Neck Angio 검사에 있어서는 MR Fluoro에서 신호증강 반응이 빠른 0.5 mol이 신호강도 및 Vein Contamination을 고려한다면 MR혈관 영상 추출에 더 유용할 것으로 사료된다.
REFERENCES
[1] HK. Jeong, H. Jung, and H. Kim, “Quantitative Analysis of GBCA Reaction by Mol Concentration Change on MRI Sequence”, The Institute of Electronics and Information Engineers, vol.52,pp.182-192,Feb,2015.
[2] HK. Jeong, H. Jung, K. Nam and H. Kim,
“Gadoteridol's Signal Change according to TR, TE Parameters in T1 Image”, The Institute of Electronics and Information Engineers, vol.52, No.9, pp.117-124, Sep, 2015.
[3] E. Hagberg, and K. Scheffler, “Effect of r(1) and r(2) relaxivity of gadolinium-based contrast agents on the T(1)-weighted MR signal at increasing magnetic field strengths”, ContrastMedia MolImaging vol.8, no.6, pp. 456- 65, Nov-Dec, 2013.
[4] H. S. Thomsen, S. K. Morcos, T. Almen, M. F.
Bellin, M. Bertolotto, G. Bongartz, O. Clement, P.
Leander, G. Heinz-Peer, P. Reimer, F. Stacul, A.
van der Molen, J. A. Webb, and E. C. M. S.
Committee, “Nephrogenic systemic fibrosis and gadolinium-based contrast media: updated ESUR Contrast Medium Safety Committee guidelines”, EurRadiol, vol.23, no.2, pp.307-18, Feb, 2013.
[5] S. K. Morcos, “Nephrogenic systemic fibrosis following the administration of extracellular gadolinium based contrast agents: is the stability of the contrast agent molecule an important factor in the pathogenesis of this condition?”, BrJRadiol,vol.80,no.950,pp.73-6, Feb, 2007.
[6] F. G. Shellock, and A. Spinazzi, “MRI safety update 2008: part 1, MRI contrast agents and nephrogenic systemic fibrosis”, AJRAm JRoentgenol, vol.191, no.4, pp.1129-39, Oct, 2008.
[7] A. Spinazzi, M. A. Kirchin, and G. Pirovano,
“Nephrogenic systemic fibrosis: the need for accurate case reporting”, JMagnResonImaging, vol.29, no.5, pp.1240; authorreply 1241, May, 2009.
[8] K. R. Maravilla, M. P. Smith, J. Vymazal, M.
Goyal, M. Herman, J. J. Baima, R. Babbel, M.
Vaneckova, J. Zizka, C. Colosimo, M.
Urbanczyk-Zawadzka, M. Mechl, A. K. Bag, S.
Bastianello, E. Bueltmann, T. Hirai, T. Frattini, M. A. Kirchin, and G. Pirovano, “Are there differences between macrocyclic gadolinium contrast agents for brain tumor imaging?
Results of a multicenter intraindividual crossover comparison of gadobutrol with gadoteridol (the TRUTH study),” AJNRAmJNeuroradiol, vol.36, no.1, pp.14-23, Jan, 2015.
저 자 소 개 정 현 근(정회원)
2014년 고려대학교 의용과학 대학원 의료영상공학과
2003년∼2013년 HITACHI MRI Application Specialist 2013년∼현재 Bracco Imaging Korea MRI Application Specialist
<주관심분야 : 의료영상처리, 의료기기>
정 현 도(정회원)
2005년 국민대학교 신소재공학과 2015년 백석대학교 교육대학원 심리학과 석사
2015년 인터내셔널 센트럴 대학원 심리학 박사
2015년∼현재 Templeton University 범죄심리학 교수
<주관심분야 : 의료영상처리, 의료기기>
남 기 창(평생회원)
1997년 연세대학교 의용전자공학 (공학사)
1999년 연세대학교 대학원
생체공학협동과정 (공학석사) 2004년 연세대학교 대학원
생체공학협동과정 (공학박사) 2004년∼2005년 연세대학교 의과대학 의학공학교실 연구강사
2005년∼2006년 SIEMENS 선임연구원
2006년∼2007년 National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (Post Doc.)
2007년∼2010년 한국전기연구원 선임연구원 2010년∼2014년 연세대학교 의과대학 의학공학교실 연구조교수
2014년∼현재 동국대학교 의과대학 의공학교실 조교수
<주관심분야: 생체신호계측, 생체신호처리, 의료 기기>
장 근 영(정회원)
2012년 고려대학교 의용과학대학원 의료영상공학과 (공학석사) 1989년～현재 한전병원 영상의학과
팀장
<주관심분야 : 의료영상처리, 의료기기>
김 호 철(정회원)-교신저자 2002년 고려대학교 응용전자공학과
학사 졸업
2004년 고려대학교 의학과 석사 졸업
2009년 고려대학교 의학과 박사 졸업
2012년∼현재 을지대학교 방사선학과 교수
<주관심분야 : 의료영상처리, 방사선계측>
