뇌질환 영상진단법 - MRI(자기공명영상)검사 1

간단한 엑스레이 촬영으로 머리를 진단하는 것부터 CT검사등 다양한 검사를 앞서 보았습니다. 오늘은 뇌질환 검사에 있어 끝판왕 격인 MRI(자기 공명영상) 검사에 대해 설명해 드리겠습니다.

 

 

MRI(자기 공명영상) 검사

MRI검사는 퍼셀과 블락에 의해 그 개념이 잡혔으며 경사자장이라는 기법과 퓨리에변환의 연산으로 영상화가 가능해졌습니다. MRI검사는 CT에 비해 연부조직의 대조도 매우 우수하며 영상을 3방향 AX, SAG, COR 등 원하는 방향으로 영상을 획득할 수가 있습니다. 이로 인해 신경계질환에서는 대부분 CT검사를 대체하고 있습니다. 물론 CT검사는 뇌출혈 부분에서 검사시간이 짧아 더 유용하게 쓰고 있긴 합니다. 하지만 MRI검사가 진단적 영상을 못 얻어서 그러는 것이 아닌 한시가 급한 환자에게서 필요한 정보만 얻어서 치료를 하기 위해서 그렇게 임상에서는 사용하고 있는 것입니다.

 

MRI구조

- Main Magnet : 초전도자석 (액체 He)

- Shim coil : 자장균일하게 하기 위해 shimming

- Gradient coil : x, y, z gradient coil이 있음 (단면선택 - x : sagittal, y : coronal, z : axial)

- Body coil : RF를 인가하거나 수신하는 coil

- Surface coil(RF coil) : 수신 coil

 

 

 

기본물리

MRI는 홀수의 원자번호를 가진 원자를 이용하는데 이는 자기 공명현상을 일으키기 때문입니다. 여러 종류의 원자가 있지만 우리 인체에 가장 많이 분포하고 있는 물분자의 수소를 이용하여 MRI검사가 진행하고 있답니다. MRI검사의 메커니즘은 강력자기장 속으로 인체가 들어가면 공명현상이 나타나게 되는데 이때 RF PULSE를 인가하면 인체 내의 수소가 이 에너지를 흡수하였다가 다시 원래 에너지상태로 돌아가면서 에너지를 방출하게 되는데 이 방출되는 고주파에너지를 수집하여 영상을 만들게 됩니다. MRI의 고유인자에는 T1, T2, PROTON DENSITY 등이 있습니다.

 

1. 수소의 종축자화 (T1 relaxation(recovery, growth) T1 이완

수소는 스스로 회전(자전)하며 무수한 수소핵은 제멋대로인 상태에 있습니다. 이때 우리 몸이 강력한 자기장 구역에 들어가면 이 수소핵들은 모두 외부 자기장 축과 같은 방향으로 평행하게 정렬하면서 계속해서 회전을 하는데 이 회전운동을 세차운동이라 하며 세차운동의 회전속도를 세차주파수라고 합니다. 수소들이 외부 자기장 방향으로 평균자화를 형성하면 이를 순자화 또는 종축자화 되었다고 합니다.

ω。= γ × B。 ω。: 세차주파수 [MHz], 공명을 위한 주파수 γ : 자기 회전비 [MHz/T] B。: 외부자장세기 [T]

- 수소의 자기 회전비 : 42.6 MHz/T (1T에서） · 1T = 10,000G (지구의 자장 : 0.5G)

 

2. 수소의 횡축자화(T2 relaxation(decay) T2 이완

외부자장에 의해 종축자화된 수소들에게 세차주파수와 동일한 고주파 에너지를 인가하면 높은 에너지 준위가 되는데 이를 여기 또는 공명이라고 합니다. 이때 가하는 고주파 에너지의 주파수는 수소의 세차주파수와 같아하며 이를 라모어주파수라고 합니다. - 수소의 자기 회전비 : 42.6 MHz/T (1T에서） · 1T = 10,000G (지구의 자장 : 0.5G) 종축자화에서 RF PULSE를 인가하며 수소는 들은 에너지 준위가 높은 횡축으로 방향을 바뀌게 됩니다. 이를 바로 횡축자화라고 합니다.

 

3. 수소의 이완

여기 되었던 수소들은 원래 상태로 돌아가려 하는데 이과정을 이완(relaxation)이라고 합니다. 90도 RF PULSE를 맞은 후 종축자화가 횡축자화가 되면 다시 회복하는데 이를 T1이완, 횡축자화가 붕괴되는 T2이완 현상이 각각 독립적으로 일어나게 됩니다.

 

- RF의 공명으로 일어나는 변화

① 여기 : E가 낮은 쪽에서 E가 높은 쪽으로 이동

② out-of-phase(탈위상) → in phase(동위상)

③ 순자화의 변화 : longitudinal → transverse - RF를 끊으면 여기→평형(relaxation)→MR신호방출

 

 

 

4. T1WI (T1강조영상, T1 Weighted Image)

횡축자화로 집결 상태에 있던 수소들이 탈위 상된 과정 T2 -> T1회복되는 과정

보통 T1이완시간이 T2이완시간보다 약 10배 정도 길며 T2이완시간은 외부 자기장의 세기에 거의 영향을 받지 않지만 T1이완시간은 외부 자기장의 세기가 클수록 길어진다.

- 종축자화 성장/회복 (동시에 별개로 횡축자화 감소)

Longitudinal / Spin-Lattice(스핀-격자) relaxation

T1 time : 63% 회복시간

물 < 근육 < 회백질 < 백질 < 지방

 

- Short TR, Short TE (TR : 500ms, TE : 20ms 정도)

해부학적 영상

지방은 하얗게, 물은 검게 나타난다

일반적으로 Gd조영제는 T1WI에 사용

orbit, lateral ventricle level image가 많이 나옴

 

5. T2WI (T2강조영상, T2 Weighted Image)

고주파 에너지를 가했다가 끊은 직후 횡축자화 상태에 있을 때 이때가 가장 강한 MR신호가 나옵니다. 이 신호가 자유유도 감쇄 (FID, free induction decay)라고 합니다.

- 자유유도 감쇄 (FID, free induction decay) 라디오 주파수로 여기 된 후 방출되는 신호 RF신호의 한 형태 90도 펄스 뒤에 생성되는 신호 신호방출형태는 지수함수적으로 감쇄

- FID 원인 : T2이완, 자장불균일, Chemical shift

- T2* : Gradient echo에서만 발생

Gradient에 의한 신호

자유유도감쇄는 급격히 탈위상화가 진행되므로 재초점화를 합니다. 90 펄스 후 180도 펄스 인가 하여 재초점화

 

- Long TR, Long TE (TR : 2000ms↑, TE : 80ms↑)

물이 하얗게, 지방은 검게 나타난다.

병리학적 영상

- in phase(동위상) → dephase(탈위상)

Transverse / Spin-Spin relaxation

T2 time : 37% dephase 시간

근육 < 지방 = 백질 < 회백질 < 물

- T1 time > T2 time

≠ T1WI의 TR, TE < T2WI의 TR, TE

 

 

 

6. PDWI (양성자밀도 강조영상, Proton Density WI)

순수한 수소밀도 차이 표현

Long TR, Short TE

 

---

MRI기본물리와 시퀀스에 대해 살펴봤어요. 너무 많은 내용이라 계속해서 연재하도록 할게요. MRI검사 비용이 궁금하시면 아래 내용을 확인해 보세요.

 

뇌 MRI 검사 병원 비용 의료실비보험 조회해보기

 

경추 흉추 요추 척추 MRI 건강보험 비용 알아보기

 

 

내가 사는 지역 MRI 검사 비용 조회 하기

 

무릎관절 MRI 촬영비용과 촬영신간 실비보험 알아보기

 

 

전신 MRI 검사 비용 조회하기