이 포스트는 이전에 작성된 MR physics 기초에 대한 포스트에 이어 작성된 글입니다. 1편을 못 보신 분은 아래 글을 참조하세요. 

goldenduck.tistory.com/329

3. FLAIR

FLAIR는 90도 앞에 180도 inversion pulse를 때려준다. 90도에서 180도 pulse까지의 시간을 inversion time (TI)라고 하는데, 이 inversion time을 조절하여 CSF signal을 억제하는 FLAIR 또는 지방을 억제하는 영상을 얻을 수 있다. 180도 inversion pulse를 때리면 vector 방향이 정 반대로 크기는 같은 -Mz 자화의 방향이 생긴다. 이 상태에서 T1 이완이 일어나게 된다. 억제하고자 하는 tissue가 있다면, 해당 조직의 T1 이완을 하다가 Mxy가 생기고 Mz가 0인 시점에 inversion time에 반영을 해주면 해당 조직을 억제할 수 있다. 

4. Gadolinium enhancement

gadolinium을 이용한 조영제를 MR 조영제로 쓴다. gadolinium은 7개의 unpaired electron을 가지고 있는데, 이는 물리학적으로 강한 paramagnetic 을 띤다고 한다. Paramagnetic은 주변 수소의 T1, T2 이완을 단축시키는 효과가 있다(단축되면 T1 high, T2 low로 보인다). 그러나 조영제 농도가 상대적으로 낮은 농도에서는 T1 이완효과가 T2 효과보다 크다. 이 경우 BBB 파괴로 인한 조영제 유출되어 증강되는 경우는 저농도에 해당한다. 고농도의 조영제의 경우(혈관으로 지나가는 고농도) T2 이완효과가 커서 perfusion 영상을 얻을 수 있다. 

조영증강 효과를 높이기 위해서는 이론적으로 (1) 조영제를 많이 주입한다 (2) field strength(Tesla)를 올린다. (3) 조영제의 relaxivity를 높인다 (4) 조영제를 주고 이미징을 하는 시간을 조절한다. 

5. Diffusion-weighted imaging

인체 내 물 분자의 확산 현상을 이용한 영상이다. 불규칙적인 물분자의 확산 운동은 MRI에서 신호 감소를 초래한다. 인체 내 물 분자의 운동 중 거시적으로는 blood flow, CSF motion이 있어 signal void가 나타나게 되고 microscopic하게는 diffusion, capillary perfusion이 있다. 

확산 MRI는 diffusion gradient라는 확산에 의한 신호 감소를 증폭시키는 gradient를 추가로 걸어주는 영상이다. 이 신호를 증폭시키기 위하여 90도, 180도 pulse를 주고 signal을 얻을 때 180도 앞뒤에다가 diffusion 경사자장이라는 강한 자장을 걸어주게 된다. 따라서 Diffusion MRI는 EPI, TSE에 많이 적용하여 쓰게 된다.

6. 기타 terminology

- b value

diffusion gradient의 세기이다. b value가 커지면 커질수록 신호 감소가 커지게 된다. diffusion이 강조되기 때문이고, 이는 diffusion에 의한 신호 감소를 증폭시킨다는 의미이다. Diffusion gradient를 쓰면 확산이 일어나는 모든 조직은 신호가 감소하게 된다. 특히 확산이 잘 되는 CSF가 제일 검게 된다.

- ADC

ADC는 감소를 수학적 계수에 의해 특정 pixel에서 signal을 재서 확산 계수를 계산하게 된다. 정상 brain의 확산 계수 값은 CSF와 뇌조직, 즉 두 개의 확산 계수만 가진다. 

- TRACE(isotropic) diffusion image

우리가 병원에서 흔히 접하는 diffusion image가 바로 TRACE diffusion image가 된다. GM, WM 사이에 확산 계수 차이는 없으나 확산 방향은 차이가 있다. WM는 물 분자의 확산이 fiber 배열 방향으로 일어나고, GM/CSF는 확산의 방향성이 전혀 없다고 알려져있다. 따라서 WM의 확산 방향성을 해결하기 위하여 x, y, z 세 방향으로 gradient를 걸어준다. 확산 운동이 방향성을 갇기 때문에 x, y, z 세 방향에서 걸어주고 averaging 하여 영상을 판독하는데 쓴다. 

diffusion MRI를 가장 많이 이용하는 경우는 acute infarction이다. acute cerebral infarction은 DWI에서 bright, ADC map에서 까맣게 보인다. 이렇게 되는 이유는, 뇌세포 차원에서 볼 때, ischemia가 되면 neuron으로 물이 들어가 cytotoxic edema가 생긴다. Neuron이 swelling 되면 물 분자가 확산할 수 있는 공간이 협소하여 확산이 잘 안되서 상대적으로 DWI에서 bright하게 보이게 된다. ADC는 확산이 잘 되지 않기 때문에 까맣게 보인다. 약 하루 정도까지의 infarction은 DWI, ADC가 정확히 반대로 보인다.

T2 shine through 현상을 알아야 하고, 이는 subacute stage에 잘 나타난다. infarct일어나고 6시간째에는 DWI, ADC가 흑백을 바꾸어 둔 것처럼 보이지만, 8일째 되면 ADC가 정상 조직과 비슷한 정도로 돌아오지만 DWI는 여전히 하얗다. 이 이유는 T2 shine through 때문이다. Diffusion MRI의 signal이 ADC에 의해서만 좌우되는 것이 아니라, T2 signal도 영향을 미치기 때문이다.