자기 공명 영상(MRI) 시퀀스와 조영제

 

스핀에코 시퀀스 선택(Selection of Spin Echo Sequence)

스핀에코 시퀀스의 유형은 다양하며, 일반적으로 사용되는 시퀀스가 존재하나 상황에 따라 특정 시퀀스가 사용된다. 환자 검사에 자주 사용하는 시퀀스는 T1 강조 및 T2 강조 시퀀스이며, 시퀀스는 고식적인 방법을 사용한 시퀀스와 동일 반복시간 동안, 일회 90도 고주파 펄스를 가한 후 추가적으로 180도 재위상 펄스를 가하는 시퀀스가 있다. 이 시퀀스는 한번에 더욱 많은 신호를 국소화할 수 있고 영상 획득 시간을 줄일 수 있다. 이러한 장점 때문에 고속 스핀 에코(fast spin echo)와 터보 스핀 에코(turbo spin echo)가 고식적인 스핀 에코 시퀀스를 대신하고 있다. 

반전회복(Inversion recovery) 시퀀스는 특정 신체조직 또는 물질로부터 발생하는 신호를 차단할 때 사용되며, 이를 통해 특정 조직의 존재 여부를 확인하고 비슷한 신호 특성을 갖는 주위 조직과의 구분을 용이하게 한다. 지방의 경우, 매우 짧은 T1 이완 시간을 갖기 때문에 T1은 매우 짧아야 한다. 단시간 T1 회복 시퀀스(STIR)는 지방(fat)으로부터 오는 신호를 억제하기 위해 사용되며, T2 강조를 통해 연조직의 이상 여부를 더욱 정확하게 검사할 수 있다. 화학적 지방신호 억제와 달리, 단시간 T1 회복 시퀀스는 자기장의 불균질 현상으로 인한 영향을 받기 때문에 지방신호의 일정한 억제가 가능하다. 

반전회복은 뇌척수액 등 체액의 신호를 억제하는 데에도 사용할 수 있다. 이와 같은 액체 감약반전 회복(FLAIR) 시퀀스는 뇌척수액으로부터 뇌실질 병변의 감별에 도움을 준다. 예를 들면, T2 강조 스핀 에코 시퀀에서 측뇌실 주위의 강한 신호를 갖는 영역은 물과 조직내 물 성분의 신호 특성이 비슷하기 때문에 확인되지 않는다. 그러나 FLAIR 시퀀스를 사용할 경우 뇌실의 뇌척수액의 신호를 차단하여, 뇌실 주위의 병변을 더욱 정확하게 알 수 있다. 그리고 난소내 낭종의 존재 여부와 낭종 내 액체의 특성 확인에 도움을 준다. 일반적으로 뇌의 이상을 확인하는 데 주로 사용되며, T2 강조 또는 T1 강조 영상을 촬영한다. 

 

조영제(Contrast Media)

CT와 마찬가지로, MRI 촬영 시에도 조영제를 정맥 투여하여 혈관 및 조직 관류를 확인함으로써 병적 조직의 진단에 도움을 받을 수 있다. CT에서 사용되는 요오드 조영제가 고음영으로 나타나는 것과 달리, MRI에서 투여되는 조영제는 상자성 효과(paramagnetic effect)를 가져 조직의 분포 농도에 따라 HU값이 증가한다. 상자성 효과는 조영제 분자 주위 양성자의 T2와 T1 이완 시간을 감소시킨다. 임상에서 일반적으로 사용되는 낮은 농도에서의 주효과는 T1단축 효과이다. 그러므로 MRI 조영제가 신체조직에 축적될 경우, T1 펄스 시퀀스에 대해 더 많은 신호를 발생(조영증강)시킨다. 일반적으로 리간드를 보호하기 위해 킬레이트 된 가돌리늄 성분의 조영제를 사용한다. 

 

기타 MRI 시퀀스

지방(fat)으로부터 강한 신호가 나타날 경우, 지연 T2 이완(T2 강조 시퀀스) 혹은 단축 T1 이완(T1 강조 시퀀스)을 갖는 주위 조직의 특성이나 이상을 파악하는 데 장애가 된다. 앞서 설명된 것처럼, 반전회복 시퀀스(STIR)는 지방 신호의 강도를 차단할 때 사용된다. 한편, 지방 양성자와 물 양성자 간의 세차운동 주파수의 격차를 활용하여 지방신호를 선택적으로 약화시킬 수 있다. 화학 지방 포화기법(chemical fat saturation)은 특정 주파수 준비 펄스를 사용하여 지방 양성자만을 선택적으로 자극하고 지방신호를 탈위상시키는 회손경사(spoiling gradient) 펄스를 발생시키는 방법이다. 이 펄스가 발생하면 이후에는 스핀에코나 경사에코에 의해 비지방 조직으로부터만 신호가 발생한다. T2 강조 시퀀스를 사용할 경우, 지연된 T2를 갖는 조직 즉, 병적 조직을 명확하게 확인할 수 있다. 가돌리늄(조영제) 주입 시, 지방 억제(fat-suppressed) T1 시퀀스는 조영증강 병변의 가시화를 극대화시킨다. 이를 통해, 경막외(epidural) 혹은 안구후방(retro orbital) 그리고 골수(bone marrow)와 같이 지방으로 인해 식별이 어려운 병변의 확인에 도움을 줄 수 있다.

한편, 확산강조(Diffusion-weighted) 영상을 통해 허혈(ischemia) 초기에 발생하는 세포독성 부종을 발견할 수 있다. 이 방법의 조직 해상도는 브라운(Brownian) 운동과 물의 미세한 움직임의 차이를 반영하는데 허혈 조직에서는 이 부분이 제한되기 때문에 허혈 조직의 확인이 가능하고 일반적인 시퀀스에서는 확인하기 어려운 종양과 같은 구조적 병변의 초기 뇌졸증의 확인에 도움을 줄 수 있다. 관류강조(Perfusion-weighted) 영상은 뇌경색 발견에 사용된다. 가돌리늄과 같은 조영제를 투여한 뒤, T2 강조 펄스 시퀀스를 사용한다. MRI 영상은 조영제가 모세혈관계를 최초로 통과할 때 획득되며, 그 다음 상대적 혈류량을 반정량적으로 표시한다. 

혈관망(vascular network)은 조영제 사용 여부와 관계없이 다른 MRI 기법을 사용하여 검사한다. 최근 혈관 단락이나 문맥 혈관기형 확인을 위한 조영-증강 자기공명 혈관촬영술(MR angiography)의 사용이 급증하고 있다. 유체 속도 강조 자기공명 혈관조영술 혹은 위상차 혈관조영술 또한 조영제 사용 없이 혈관을 확인하는 새로운 기법이다.