1. DSC and DCE (조영제 사용 기법)

DCE는 Dynamic Contrast Enhanced MRI의 약자, DSC는 Dynamic Susceptibility Contrast의 약자이다. DCE는 조영제를 넣고 T1 weighted image에서 밝은 것을 정량화하는 기법이고 DSE는 T2/T2* weighted image를 얻은 후 signal이 얼마나 까맣게 변하는지를 보고 정량화한다. MRI에서는 조영제 concentration과 Signal intensity가 정비례하지는 않는다. CT에서 정량화된 값을 구할 수 있으나, MRI는 상대적인 값을 구하여 해석해야 한다. DCE는 정량화된 값을 구할 수 있다. 조영제가 얼마나 밖으로 샜는지를 구할 수 있으나 blood perfusion에 대한 정량화된 값을 얻기는 어렵다. 

DSC와 DCE의 주요한 차이는 signal intensity의 차이가 있다. DSC는 T2 base image이고, 조영제를 얻은 후 signal intensity가 DCE에 비해 10배 차이가 난다. DCE는 굉장히 작은 신호 차이를 가지고 image 해석을 해야 한다는 의미이다. 보통의 MR scanner에서는 DSC는 routinely 제공하지만 DCE는 routinely 제공하지 않는다. 이는 작은 신호를 가지고 여러 맵을 만들어야해서 재현성과 오차 범위가 커지기 때문이다. DSC는 signal 차이가 커서 조영제가 다녀오면서 큰 signal gap을 보인다. 조영제가 새는 부분으로 contrast leakage가 되고, 얼마나 샜는지에 따라 이미지를 해석할 수 있다.

- DSC

조영제를 injection 후 GRE-EPI 기법을 사용하기는 하지만 spin echo 기법을 쓰기도 한다. 조영제를 넣고 조영제 농도가 우리가 보고 싶은 조직에 pass 하면서 어떤 signal change를 만드는지 본다. 이를 통하여 map을 만들게 된다. 조영제를 넣고 signal이 떨어지면 정상이고, 높아지면 병변(e.g. stroke)이다. 조영제를 넣고 signal이 많이 떨어지는 부분이 정상인데 이 부분을 까맣게, signal change가 안 떨어지는 부분을 하얗게 이미지에 넣는다. 

Tumor에서 DSC를 해석하는 방법을 알아보자. Glioma는 grade가 높아질수록 나쁜 질환이고, 그럴수록 perfusion이 증가하고 CBV 값을 중요하게 생각한다. 또 post RT change를 감별하는 데 DSC를 사용할 수 있다. Radiation에 의한 change일 경우 perfusion, 즉 CBV 값이 증가되는 정도가 적게 나타난다.

- DCE

DCE는 조영제가 BBB에 의해 vascular space에서 extravascular space로 얼마나 샜는지 보는 기법이다. 대표적 기법이 Ktrans, Ve, Vp가 있다. Ktrans는 volume transfer constant between the plasma and extravascular extracellular space(즉 평형상수)를, Ve는 extravascular extracellular space per unit volume of tissue and is also known as leakage space(바깥에 조영제가 얼마나 존재하는지 퍼센트), Vp는 blood plasma volume per unit volume of tissue, which may be a marker of angiogenic activity in a tumor(혈관 안 조영제)라고 생각하면 된다. BBB가 깨지면 Ktrans, Ve가 증가한다.

DCE는 작은 signal로 해석해야 한다는 단점이 있다. 따라서 기본적으로 조영증강이 잘 되는 portion 위주로 해석해야한다. Glioma 같은 tumor에서는 Ve Vp가 둘 다 증가한다. 이에 반해 stroke 같은 경우는 Ve가 증가한다. 

2. ASL(arterial spine labeling) tecnhique

ASL은 우리 몸의 spin을 labeling하여 이미지를 만드는 테크닉이다. Brain으로 가는 모든 혈과는 목을 지나는데, 목의 혈관에 energy를 주면 에너지를 받아서 labeling이 되는 효과를 받는다. water가 brain으로 올라가서 signal을 만들게 된다. 따라서 두 번 스캔하면 CBF를 구할 수 있게 된다. 이 techinique은 T1 based image이고 tissue당 brain T1 계산값이 들어가있다. 따라서 이 수식을 다른 장기에 쓸 수 없다. ASL technique이 쓰이는 이유는 조영제를 쓰지 않아서 같은 환자에서 여러 번 사용할 수 있다는 장점이 있기 때문이다. 신기능이 떨어진 환자에서는 ASL을 사용할 수 있다. 또 ASL은 절대치를 계산할 수 있다는 장점이 있다. 

ASL은 single measurement를 바탕으로 결과가 나오기 때문에 해석에 주의해야 한다. 대표적인 것이 delayed transit time이다. 조영제 injection 후 curve를 만드는데, 어떤 경우에는 brain 혈관에 협착이 있으면 천천히 perfusion이 될지언정 전체적 perfusion volume은 큰 변화가 없을 것이다. 그러나 ASL의 기본 가정은 downslope의 특정 point가 blood flow를 반영하는 시점이라고 대전제를 한다. 따라서 peak가 늦게 나타나는 경우 circulation이 천천이 되는 부위가 perfusion이 더 많이 되는 것처럼 오류를 일으킨다. 이것이 delayed transit time effect이다. 따라서 DSC와 mismatch가 있을 수 있다.

3. SWI (hemorrhage가 까맣게 보인다)

SWI는 이전의 gradient imaging의 upgrade 버전이다. bleeding을 보는 데 sensitive한 technique이다. iron, heme 이외에 calcification도 positive 나올 수 있으나 어느 정도 구분이 된다. SWI는 high resolution 3D gradient echo 기법을 기반으로 한다. phase image + magnitude를 합쳐 만든다.

SWI의 clinical application에는 traumatic brain injur, stroke, neurodegenerative disease, multiple sclerosis, vascular malformation and venous disease, brain tumor가 있다. 그러나 주로 hemorrhage 평가에 많이 이용된다. 특히 brain injury에서는 diffuse axonal injury를 보는 데 이용되는데, multiple microbleed가 SWI에서 쉽게 detection 된다. Amyloid angiopathy는 lobar type bleeding이 성인에서 발견되었을 때 진단하고, SWI가 이를 detection 하는데 유용하다. Venous malformation도 SWI에서도 잘 보인다. Tumor의 경우 GRE에서 small amount of bleeding을 보기 어려우나 SWI에서 쉽게 볼 수 있다. RT change vs. tumor recur를 감별할 때에도, recurred tumor의 경우 내부 bleeding을 갖는 경우가 많이 없다. high-grade tumor라도 dot-like microbleed가 있는 수준이나, RT change에서는 큰 hemorrhage를 관찰할 수 있다.