다중 샘플 조직학적 자기공명영상을 위한 나선형 RF 수신 코일 구조의 제안 및 판형 코일과의 비교 시뮬레이션

초록

Histological 자기공명영상(histo-MRI)은 병리학적 조직 분석 수준에 근접하는 미세 구조적 정보를 제공할 수 있는 고해상도 영상 기법으로, 주로 ex vivo 상태의 조직 샘플을 대상으로 활용되어 왔다. MRI 영상은 일반적으로 in vivo 영상 획득이 가능하다는 점이 큰 장점이지만, ex vivo 환경에서의 histo-MRI는 대사 물질을 포함한 다양한 생체유래 물질에 대해 높은 영상 대조도를 제공하며, 신호의 정량적 분석이 가능하다는 점에서 기존의 광학 기반 조직학적 검사와 차별화된 장점을 가진다. 이러한 특성으로 인해 histo-MRI는 병리학적 연구 및 전임상 연구에서 조직의 구조적·기능적 특성을 정밀하게 분석하는 도구로 활용되고 있다. 그러나 단일 채널 송신/수신 코일에 의존하는 기존의 histo-MRI 방식은 영상 획득 시간이 길어, 특히 다수의 샘플을 대상으로 하는 연구에서는 활용에 제한이 있다. 기존 histo-MRI에서 사용되어 온 판형의 RF 수신 코일은 외부 송신 코일과 함께 사용될 경우 송신 RF 자기장(B1⁺)을 크게 교란시켜 샘플 영역 내 여기 효율을 저하시킬 수 있다. 본 연구에서는 이러한 송신 필드 차폐 효과를 최소화하면서 높은 수신 감도를 유지하기 위한 나선형의 RF 수신 코일을 제안한다. 전자기 시뮬레이션은 단일 송신원으로 새장형 코일을 사용하여 500 MHz에서 수행하였으며, 16채널 수신 코일 배열을 구성하였다. 직사각형 팬텀(20×20×1 mm³) 내에서 두 코일 사이의 B1⁺ 및 B1⁻ 필드 분포를 비교 분석하였다. 그 결과, 판형 코일 구성에서는 샘플 내부 평균 B1⁺가 약 0.56 μT, 평균 B1⁻가 약 2.02 μT 수준으로 나타난 반면, 나선형 코일 구성에서는 평균 B1⁺가 약 3.98 μT로 증가하고 평균 B1⁻도 약 4.44 μT로 향상되어, 보다 효율적인 여기 특성과 향상된 수신 민감도를 보였다. 이러한 결과는 나선형 RF 수신 코일이 단일 송신 채널 환경에서 다중 샘플 histo-MRI를 효율적으로 구현하기 위한 유망한 대안이 될 수 있음을 시사한다.

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