MRI의 정의 13편(MR 영상에서의 혈관 내 신호)

4-3 MR 영상에서의 혈관 내 신호

 

유속현상을 응용하여 가장 많이 쓰이는 곳이 환자진단을 위한 MR 혈관영상이다. 혈관이 검게 보이기도 하고 밝게 보이기도 하는데 이러한 현상의 원리를 파악하여 보기로 한다.

 

4-3-1 혈관이 MR 영상에서 어둡게 보이는 경우

유속신호 증가 효과에 의해 밝아진 혈관영상에서 때로는 혈관을 혈관 아닌 림프절이나 혈관의 혈전(thrombus)으로 부터 구별하기 어려운 경우가 있다. 또 유속신호의 증가로 잔상(또는 가상, ghost)이 생겨 

혈관 주위의 영상에 나쁜 영향을 주기도 한다.
대개 유속신호 강조효과는 비 포화 된 스핀이 영상단면으로 돌아와서 Flow Phenomena and MR Angio
생기는 것이므로 영상단면을 선택하기 전이나 영상정보 수집 전에 비포화스핀에 의한 신호를 억제 

시켜주면 이러한 나쁜 영향을 줄일 수가 있다.
사전포화 방법(Presaturation technique)은 이를 위해 많이 쓰는 방법 중의 하나이다. 영상선택 단면을 

선택하기 전에 사전포화 RF 파형으로 혈액이 선택단면으로 들어오는 방향의 앞쪽을 포화시킨다. 

선택단면으로 들어오는 혈액은 이미 사전포화 RF 파형에 의해 포화되어 있어 영상 파형의 RF에 의해 형성된 영상에서 밝은 신호를 내지 못한다. 동맥과 정맥이 서로 반대방향에서 영상단면으로 들어올 때 사전포화

RF 파형을 영상단면 양쪽에서 미리 포화시킴으로써 동맥, 정맥 모두가 최종영상에서 어둡게 보이도록 

하는 방법을 설명하는 그림이다. 또 위상의 퍼짐 효과 (dephasing effect)에 의해 혈관이 어둡게 보일 수도 

있다. 혈관 내 혈액들이 난류를 형성할 경우 즉, 한 화소 내의 스핀들이 제각기 다른 속도와 방향으로 움직이는 경우에는 영상정보 수집 시에 스핀들의 위상이제 각각이어서 그 신호들의 대수합이 0에 가깝게 작아진다.

4-3-2 혈관이 MR 영상에서 밝게 보이는 경우

① 유체 유입 단면신호 증가효과 (Enterance-slice phenomenon)
다단면 영상 법(multi-slice imaging method)은 다음단계의 위상 부호화
경사자계를 가하기 위한 파형 반복시간 즉 TR을 기다리는 동안 다른 단면의 영상정보 수집을 의한 

영상파형을 끼워 넣는 방법이다. 예를 들어 생체의 다단면 영상을 얻고자 할 경우 정맥은 선택된 영상단면에 수직이 되게 왼쪽에서 오른쪽으로, 동맥은 오른쪽에서 왼쪽으로 통과한다고 하자. 단면에서는 정맥의 비포화 스핀이 왼쪽에서 TR 동안 계속 유입되므로 유속 신호의 증가효과가 나타나나 동맥은 오른쪽에서 흘러
들어오므로 이미 단면 2, 3, 4에서 고주파 파형을 경험한 포화된 스핀이 유입되어 혈관의 신호가 증가하지 

못한다. 마찬가지로 4 단면에서도 정맥신호는 증가하지 않고 동맥신호만 증가한다. 단면 2, 3은 동맥, 정맥
모두 단면 1, 2에서 포화되었으므로 신호의 증가가 없다. 다시 말하면 다단면 선택 영상법에서는 유속 신호의 증가가 유체가 유입되는 첫 단면에서 일어난다.

TR 동안 비포화 스핀의 속도가 빨라서 첫 단면을 지나 둘째 단면까지 흘러가면 둘째 단면에서도 유속신호

증가효과가 나타난다. 셋째 단면까지 흘러가면 역시 셋째 단면도 유속신호 증가효과를 볼 수 있다. 

즉, 속도에 따라 유체가 유입되는 쪽의 단면에서부터 유속신호 증가효과가 나타난다.

② 짝수 반향신호 위상모임 (Even-Echo Signal Rephasing)
90도 RF파형 후 180도 RF 파형을 가하면 반향신호(echo signal)가 생기는데 뒤이어 다시 

180도 RF파형을 되풀이해서 가하면 두 180도 RF파형 사이에서 또 다른 반향 신호들이 계속해서 발생한다. 

짝수 번째 180도 RF 파형에 의한 반향신호를 짝수반향신호(Even-echo signal)라 한다. 이때 정지된 스핀은

반향(echo) 중심에서 항상 위상 재정열이 되지만, 움직이는 스핀의 위상은 그렇지 않고 유속에 따라 달라짐을 볼 수 있다. 그러나 짝수번째 반향에서는 속도에 관계없이 다시 같은 위상으로 재 정열되는 형상을 

짝수반향신호위상모임 현상이라 한다.

홀수반향신호로 얻은 영상에서는 혈관이 어둡게 나오나 짝수 반향신호로 얻은 영상에서 혈관이 밝게 나오는 경우는 짝수반향신호 위상모임현상 때문이다. 이 현상을 이용하면 일정한 속도를 지닌 스핀들의 위상 흩어짐
효과를 줄일 수 있어 밝은 혈관영상을 얻거나 유속에 의한 영상 질 저하를 감소할 수 있다.