뇌질환 영상진단법 - MRI(자기공명영상)검사 2

MRI검사의 개념은 물리적 측면과 다양한 조합을 하여 영상을 만들어내므로 그 기본 또한 내용이 많아요. 뇌질환 영상진단법 - MRI(자기 공명영상) 검사 1에 이어 2부로 계속해서 설명해 볼게요.

기본개념

 

뇌질환 영상진단법

- MRI(자기 공명영상) 검사 1에 이어 2부로 계속해서 설명해 볼게요.

 

 

 

1. MRI 영상화

주 자기장(FDA승인 1.5T 3.0T)에 X, Y, Z 축 각각 방향으로 자기장 기울기를 추가하면 각 축방향으로 기울기를 갖는 자기장이 만들어지면 세차주파수가 다르게 돼요. 이런 기울기 자장을 경사자장을 만드는 게 Gradient coil이에요. 영상을 얻을 때 X, Y, Z 축 3방향 중 한 방향에는 영상화할 단면을 결정 후 단면선택 경사자기장을 인가합니다. 예를 들어 횡단면을 얻을 경우 Z 축으로 경사자장을 걸어주고 Z축방향의 단면들의 세차주차수를 조금씩 다르게 하면 내가 얻고자 하는 단면의 부분과 같은 RF PULSE를 인가하면 그 단면만 얻을 수가 있어요. 이때 X, Y축은 각각 위상부호화와 주파수부호화를 가하면 결국 모든 수소의 X, Y, Z축의 모든 좌표를 얻게 되지요. 이때 얻어진 데이터는 퓨리에 변환을 하여 주파수와 위상별로 분리 2차원영상을 만들어 줍니다.

 

· 영상화 순서

- 단면선택(Gradient)

- Slice Thickness 결정(Gradient 기울기)

- 90° RF 인가

- Phase encoding, 위상부호화 (Gp 다르게 인가)

- 180° pulse 인가

- 신호발생

K-space

가장자리 - 해상력 정보 중앙값 - 대조도 정보 가장자리 - 해상력 정보

 - K-space (주파수공간)

 

K공간의 phase line에 1회 이상의 data 수집 : NEX

frequency line과 phase line으로 이루어짐

frequency encoding 크기는 변화 없음

phase encoding 크기는 매 TR마다 변화

K-space > Fourier Transform > Image

- Sampling(2배 이상해야 함)

 

 

2. Pulse Sequence

일반적으로 MR영상을 얻기 위해서는 고주파 펄스인가 후 신호획득을 일전한 시간 간격을 수십에서 수백 번 반복합니다. 이런 일련의 과정을 펄스시퀀스라고 하며 종류에는 스핀에코(SE), 경사에코(GE) 기법이등이 있습니다.

 

- SE (Spin Echo, 스핀에코)

스핀에코는 우선 90도 펄스를 인가 후 180도 펄스를 가하여 신호를 받는 기법입니다.

90도 펄스는 수소를 여기 시키고 180도 펄스는 탈위 상된 횡축자화를 재집결시키는 역할을 하죠 이를 재위상화 또는 재초점화라고 합니다.

 

90° RF 인가 - 180° pulse인가 - Echo

SNR, 대조도 우수, 표준 펄스 시퀀스

T1WI, T2WI, PD

TR, TE로 조절

 

SPINE ECHO

 

- GE (Gradient Echo, 경사에코)

스핀에코 기법은 다 좋지만 검사시간이 긴 단점을 가지고 있습니다. 이는 90도 펄스 대신 작은 속임 각 즉 FLIP ANGLE의 펄스를 사용하여 어느 정도의 종축자화량을 항상 유지시키는 기법입니다. 일반적으로 T1을 강조하려면 큰 숙임각 긴 TR, 짧은 TE사용하고 T2*를 강조 시 반대로 하면 된다. 각각의 회사마다 불리는 이름이 달라요. 경사에코영상은 SNR이 스핀에코에 비해 떨어지며 국소적 자기장의 교란으로 자화율이 큰데 이 효과를 가지고 출혈이나 석회화, 철분침착등을 감별하는 데 사용할 수가 있습니다. 여기에 3차원 영상획득기법을 합치면 고해상도의 영상을 얻을 수 있고 혈관조영술이나 뇌신경영상을 얻을 수가 있어요.

 

90°보다 작은 Flip Angle Echo 이용

180° pulse 대신 frequency encoding gradient 이용

T2*강조영상과 MRA에 이용(T1WI, T2*WI, PD)

TR, TE, FA로 조절 (FA↑: T1WI, FA↓: T2*WI)

Susceptibility가 큼

지방소거효과

 

Gradient Echo

 

- FSE (Fast Spin Echo, Turbo Spin Echo)

한 TR에 여러 개의 180° pulse인가, 다른 G(p) 인가 한 번에 4줄씩 K-space 채움 Scan time 감소 (빠른 검사시간)

- J-coupling 효과 : SE보다 지방이 밝게 보임(검게 X) STIR기법 이용

- 유효에코시간(effective TE) K-space 중앙의 echo의 TE, 대조도와 관련 (ehco가 가장 클 때, phase encoing이 가장 작을 때)

- ETL : 한 TR에 인가되는 180° pulse의 수

- Scan Time = TR × Matrix(P) × Avg(NEX) / ETL

ETL↑(Effective TE↑) → Scan time↓ 

 

Fast Spin Echo

 

- multi echo (multi slice)

한 TR에 4개의 180° pulse 인가, 4개의 K-space 획득

 

많이 사용되는 주요 영상기법

- IR (Inversion Recovery, 반전회복) 180° pulse를 먼저 인가 후 90° RF인가 SE보다 강한 T1강조영상 가능 (Scan time 증가) 반전시간(TI) 길어지면 신호강도 증가 IR의 TR은 먼저 인가한 180° ~ 다음 180° 까지 시간

- FLAIR : 물 신호 억제 (TI time : 2200ms 정도)

- STIR : 지방 신호 억제 (TI time : 150ms 정도)

 

Inversion Recovery

 

고속영상

 

 

고속영상기법에는 크게 경사에코기법, 에코평면영상기법, 고속스핀에코기법이 있어요. 앞서 경사에코, 고속스핀에코는 설명하였으니 뺄게요.

 

EPI (Echo Planar Imaging, 고속영상기법)

현재 MR기법 중 가장 빠른 방법

한 번의 RF 인가, 고속으로 경사자장을 진동

한 TR 동안 모든 K-공간의 데이터를 획득

다른 영상기법에 비해 SNR이 낮고, 해상력이 떨어짐

지방소거 사용함

 

Echo Planar Imaging

 

 

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MRI기본개념에 연속해서 다루었는데 너무 내용이 많아 다음 편에 이어서 설명할게요. MRI검사와 비용이 궁금하시면 아래에서 확인하세요.

 

뇌질환 영상진단법 - MRI(자기공명영상)검사 1

 

 

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