[Brain Tumor] MRI, T1 강조, T2 강조 - 용어 정리 1

1. MRI

자기공명영상(MRI) 은 신경과 및 신경외과에서 가장 일반적으로 사용되는 검사 중 하나입니다. MRI는 뇌, 척수 및 혈관 해부학의 정교한 세부 사항을 제공하며 축, 시상 및 관상의 세 평면 모두에서 해부학을 시각화할 수 있다는 장점이 있습니다.

MRI는 magnetic resonance imaging의 약자로 우리말로는 ‘자기공명영상’이라 일컬어진다. 조어에서 볼 수 있듯이 자석에서 비롯되는 자기력을 이용하고, 공명을 일으킨 후 이를 영상으로 변환하여 보여준다. 조금 더 자세히 설명하자면, 인체의 자기장을 일정하게 정렬시키면 일정한 전자파가 발생하게 되는데, 이 전자파에 대해 외부에서 특정한 라디오주파수의 전자파(radio frequency [RF] pulse) 를 조사하여 공명을 통해 증폭시킨 후, 이때 증폭되어 반사되는 전자파를 수학적으로 변환하여 영상으로 만드는 검사 기법이다. 즉, 흔히 잘 알고 있는 CT에서 방사선을 발생하는 튜브와 이를 받아들이는 감광튜브가 있어서 인체를 투과하는 방사선의 양으로 조직을 구분하는 원리와는 다르게, 인체에 미세하게 전자파를 발생시킨 후 조사된 전자파가 이를 증폭시키면 그 전자파를 검출 코일에서 감지하여 영상으로 변환시키는 방법이라 이해해야 한다.

 

2. T2 Weighting 과 T1 Weighting

 

상기한 바와 같이 인체로부터 발생하는 전자파의 신호에 따라 영상을 얻는 것이 MRI의 기본 원리이다. 그러나 조직별, 즉 근육과 지방, 뼈 등의 신호 차이가 그리 크지 않은 경우가 많기 때문에 얻어진 영상의 해상도를 더욱 향상시키기 위해서는 조직별 신호의 대조도(contrast)를 증가시켜야 할 필요가 있다. 대표적인 것이 생존심근을 확인하기 위한 지연 gadolinium 증강(late gadolinium enhancement) 방법과 심근 부종 영상 등으로 이와 같은 목적을 위해서 사용하는 방법 중 하나가 바로 weighting (T1 또는 T2)이다.

 

• T2 Weighting

T2 weighting이란 조직으로부터 발생하는 공명 전자파의 횡적 신호 감쇄(decay)를 이용하여 조직을 구분하는 방법이다. 심장에서 외부로부터의 RF pulse를 받아 공명하여 발생하는 전자파의 양상은 사인파 또는 코사인파와 같이 주파수를 가지는 횡파인데, 이 파동이 발생하는 시점에 영상을 얻는다면 심장 내의 대부분 조직에서 거의 같은 크기의 파동이 발생하고 있는 상태이기 때문에 양성자가 거의 없는 일부 조직만이 구분된다. 그러나 초기 공명 시점이 지나고 시간이 미세하게(msec 단위) 흐름에 따라 파동의 크기는 자연스럽게 줄어들게 되는데, 이를 T2 감쇄(decay)라 한다(Figure 7). 이때 양성자의 양과 자기장에 따라 발생한 전자파의 벡터 등 차이에 따라 조직마다 T2 감쇄 속도가 다르기 때문에 그래프로 그려 보면 Figure 8과 같다. 이를 이용하여 영상을 검출하는 시점을 초기 공명 시점에서 약간 지연하면 조직으로부터 발생하는 신호의 크기가 다르므로 조직간 대조도를 증가시킬 수 있다. 이를 T2 weighting이라 일컫는다(Figure 8).

T2 감쇄(decay) 그림

조직마다 T2 감쇄 속도가 다르다.

• T1 Weighting

초기 공명 시점에 양성자들의 X 및 Y벡터가 몸의 종축과 수직(또는 일정한 각도)을 이루게 되면서 양성자들의 Z벡터, 즉 자석으로 인해 처음부터 발생하여 있던 몸의 종축과 수평한 벡터의 크기는 줄어든다. 극단적인 경우 0도 또는 -90도까지 된다(-90도의 벡터를 이해하기 위해서는 별도의 상세한 물리 지식이 필요할 것으로 보여 생략하기로 한다). 공명을 일으키는 RF pulse가 중단되면 당연히 X 및 Y 축의 벡터가 줄어들며 Z축으로의 자기력이 다시 자라나 커지게 되는데, 이를 T1 relaxation 또는 recovery(회복)라 일컫는다(Figure 9) T2 감쇄와 마찬가지로 이 T1 relaxation 역시 조직별로 속도가 다르며, 이 차이를 이용하여 T2 weighting시와 마찬가지로 일정한 시간 후 영상을 얻는 것을 T1 weighting이라 한다(Figure 10).

T1 relaxation

 

조직마다 T1 회복 속도가 다르다.

 

 

 

인용문 출처 :

이상철(2016), 「임상 의사를 위해 풀어 쓴 임상가의 단순화한 Magnetic Resonance Imaging Physics」, Int J Arrhythm 2016; 17(3): 135-143, DOI: https://doi.org/10.18501/arrhythmia.2016.023

 

 

참고 사이트

David C Preston, "Magnetic Resonance Imaging (MRI) of the Brain and Spine: Basics".  CASE WESTERN RESERVE UNIVERSITY. 2016. https://case.edu/med/neurology/NR/MRI%20Basics.htm