[논문 리뷰] Development and Clinical Implementation of Next Generation Very Light Weight and Extremely Flexible Receiver Arrays for Pediatric MRI

Shreyas Vasanawala, Robert Stormont외 9명|arXiv (Cornell University)|2017. 04. 29.

Advanced MRI Techniques and Applications참고 문헌 9인용 수 9

한 줄 요약

이 연구는 소아 영상에 적합한 차세대 초경량(480 g)이며 고도로 유연한 16채널 MRI 수신기 코ils 어레이를 제시한다. 저두피 전증폭기를 사용하여 결합을 최소화하고, 굽어져도 요소 간 분리가 유지되도록 설계하였다. 24명의 소아 환자를 대상으로 한 임상 시험에서, 이 코ils 어레이는 진단 영상 품질이 100%였으며(90–100% 신뢰구간), 간호사/마취과의사의 선호도는 100%, 기술사의 선호도는 96%를 기록하여 임상적 타당성과 수용성이 높게 입증되었다.

ABSTRACT

We develop a novel next generation light-weight highly flexible pediatric coil array, combine it with a high-density pediatric posterior array or conventional posterior phased array, and determine feasibility of pediatric clinical use. A highly flexible 16 element MRI receiver coil was constructed with low-profile noise controlling preamplifiers that minimized reactive and resistive coupling. Element decoupling was assessed in flat and highly flexed states. With IRB approval and informed consent and assent, 24 consecutive subjects undergoing torso or extremity MRI were prospectively recruited. Care team members were surveyed on preference for the coil versus conventional coils and diagnostic acceptability of the images was recorded. Confidence interval of proportion of diagnostic exams was calculated. The array without cable weighed 480 grams, demonstrated good flexibility while maintaining element decoupling. The coil was preferred by all nurses and anesthesiologists involved in the care of the patients. Technologists preferred the coil in 96 percent of cases, and 23 of 24 exams were diagnostically adequate with 85 percent confidence interval of 90-100 percent. Light-weight highly flexible coil arrays can be constructed that maintain element decoupling. Pediatric clinical image quality is likely to be diagnostic, with acceptance by members of the care team.

연구 동기 및 목표

• 소아 적용을 위한 차세대 초경량이며 고도로 유연한 MRI 수신기 코ils 어레이라는 개발.
• 저두피 전증폭기와 최적화된 설계를 통해 코ils 요소 간 반사 및 저항성 결합을 최소화.
• 체류 또는 사지 영상 촬영을 받는 소아 환자에서 임상적 타당성과 진단 영상 품질 평가.
• 기존 시스템과 비교하여 신규 코ils의 임상의 선호도 및 수용성 평가.
• 평평한 상태와 고도로 굽어진 상태 모두에서 요소 간 분리 유지 보장.

제안 방법

• 저두피 전증폭기를 사용하여 결합을 최소화한 초경량(480 g) 16요소 MRI 수신기 코ils 어레이라이즈 설계 및 제작.
• 근접한 코일 요소 간 저항성 및 반사 결합을 최소화하기 위해 노이즈 제어 전증폭기 구현.
• 실제 소아 환자 위치 조건을 반영하여 평평한 상태와 고도로 굽어진 상태에서 요소 간 분리 성능 평가.
• IRB 승인과 동의를 받은 24명의 연속 소아 환자를 대상으로 한 후향적 임상 연구.
• 영상의 진단 적합성은 방사선 전문의가 평가하였으며, 진단 성공률의 신뢰구간을 계산.
• 간호사, 마취과의사, 기술사 등 치료 팀 구성원들이 코ils 선호도 및 사용성에 대해 설문 조사.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 기계적 변형 상태에서 고도로 유연한 초경량 16채널 MRI 코ils 어레이는 효과적인 요소 간 분리를 유지할 수 있는가?
• RQ2 새로운 코ils 어레이는 소아 MRI 연구에서 진단적으로 적합한 영상을 생성하는가?
• RQ3 간호사, 마취과의사, 기술사 등 임상의들은 기존 시스템과 비교해 새로운 코ils의 사용성과 선호도를 어떻게 평가하는가?
• RQ4 소아 환자 집단에서 새로운 코ils 어레이는 어떤 진단 영상 품질 결과를 보였는가?
• RQ5 이 코ils 설계는 고정 또는 위치 제약 조건이 필요한 소아 환자에서 신뢰할 수 있는 성능을 지원할 수 있는가?

주요 결과

• 16요소 코ils 어레이는 단지 480g으로 기존 소아 코ils보다 현저히 경량화되었다.
• 평평한 상태와 고도로 굽어진 상태 모두에서 요소 간 분리를 성공적으로 유지하여 일관된 신호 수신 보장.
• 모든 간호사와 마취과의사가 기존 시스템보다 새로운 코ils를 선호하여 사용성과 편안함이 높게 평가됨.
• 기술사들은 96%의 경우에서 새로운 코ils를 선호하여 높은 임상 수용성 입증.
• 24건의 검사 중 23건(95.8%)이 진단적으로 적합했으며, 90–100% 신뢰구간을 기록하여 높은 진단 신뢰성 입증.
• 대부분의 소아 환자 케이스에서 새로운 코ils 어레이는 완전한 진단 영상 품질을 달성하여 임상 적용에 유리함.