[LearnMRI] MR Modality 종류와 관찰 가능한 뇌 양상

26 Dec 2023     #bio #brainImaging #mri

Spin echo 기법에 따라 T1 강조 영상(T1 weighted image; T1WI)과 T2 강조 영상(T2 weighted image; T2WI)을 얻을 수 있다. 이들에 영상 조작을 더하여 다양한 MR modality 영상을 생성할 수 있다. 영상마다 병변 조직의 신호 강도(signal intensity)가 달리 나타나므로, 강조되는 병변의 종류가 다르다.

T1 강조 영상 (T1-weighted image; T1WI)

• Spin echo: TR과 TE를 모두 짧게 준다
  • TR이 짧아지면 조직마다 다른 $Mz$의 90도 pulse 회복 시간(T1 relaxation time)이 강조된다. 어느 조직은 모두 회복되고, 어느 조직은 덜 된 상태로 두 번째 pulse의 영향을 받으면, 전자는 영향을 많이, 후자는 덜 받게 된다. 이 차이가 영상에 반영 된다.
  • TE를 짧게 주어야 T2 relxation time 값에 영향을 덜 줌으로써 이를 통제할 수 있다.
• Signal intensity:
  • Signal intensity가 T2-weighted image보다 높아 해부학적(anatomical) 구조물이 더 명확히 구별된다.
  • 피하지방(fat) 및 혈액(blood)은 밝게(hyperintense), 근육은 중간 정도의 밝기로, 수분(water)은 어둡게(hypointense) 보인다.
  • 골수(marrow)는 지방이 풍부하므로, 골피질(cortex)은 수분이 적으므로 hyperintense하게 나타난다.
  • 병변: 지방종, 아급성 출혈, 고단백질 함유 병소(점액낭종(mococele) 등)
• Observe: 뇌 피질 형태(anatomical detail), 혈관 변화(vascular changes), 혈뇌장벽(blood-brain barrier) 손상 여부
• Feature: cortical thickness, choroid plexus (ChP)

T2 강조 영상 (T2-weighted image; T2WI)

• Spin echo: TR과 TE를 모두 길게 준다
  • TR을 길게 주어 T1 relaxation time에 영향을 덜 준다.
  • TE가 길수록 조직마다 $Mxy$가 감소되는 수준의 차이가 강조되어 영상에 달리 표현된다.
• Signal intensity:
  • 수분(water)이 hyperintense한데, 병적 조직은 수분을 많이 함유하므로 병소(lesion)가 쉽게 관찰된다.
    • 대부분의 병변은 T1에서는 저신호, T2에서는 고신호로 나타난다.
    • 수분 함유량이 많은 조직일 수록 hyperintense하다: 낭종 > 부종 > 정상 조직 순으로 밝게 보인다.
  • 뇌척수액(cerebrospinal fluid; CSF)도 hyperintense하여 병변과 구분이 잘 되지 않는다.
  • Muscle, fat, blood는 hypointense하다.
• Observation: 병소(lesion), hypo 병변 (급성혈종, 진균구 등), 동맥 (정맥은 혈류 속도가 느려 환자마다 신호 강도가 다르다)
• Feature: Perivascular space (PVS)

FLAIR (Fluid Attenuation Inversion Recovery)

• T2에서 CSF를 까맣게 처리한 이미지이다.
• Signal intensity: Non-free-flowing water는 hyperintense, fat은 hypointense로 나타난다.
• Observation: 뇌실(ventricle) 부근의 병소, 부종(edema, 부종은 정체된 수분이라 밝게 나타난다), 회백질의 차이(grey-white differentiation)
• Feature: lesion, white matter hyperintensity (WMH)

GRE (Gradient Echo; T2*)

• Signal intensity: 상자성체 물질(paramegnetic substances, blood, calcium, metal 등)이 hyperintense로 나타나, 철의 침착과 관련된 사항을 관찰하기 용이하다.
• Observation: 뇌출혈 초기/말기, 미만성 축삭손상(diffuse axonal injury)에서 보이는 microbleed 검출에 탁월
  • *diffuse axonal injury: 뇌진탕 등 뇌손상의 구성요소 중 하나, 축삭 손상으로 인해 외상 후 혼수상태를 보이는 특징이 있다.
• Feature: bleeding