자기 공명 영상을 이용한 대뇌 관류도 영상

Abstract

[한글]

자기 공명 영상을 이용한 인체 내 국소 부위의 혈액 관류 영상은 종양의 신생혈관 분포와 조직 내 혈류량을 파악, 수술 전에 악성도를 가늠할 수 있게 하였고 허혈 질환에 있어 변화된 혈역학을 감지해냄으로써 진단과 치료에 중요한 역할을 수행한다. 본 연구는 자기 공명 영상을 이용하여 대뇌 국소 부위의 상대적 관류 혈액량을 측정, 영상화하고 동맥혈을 통해 공급되는 조영제의 축적으로 인하여 급격하게 변화하는 자기 공명 신호의 일차 통과 효과에 대한 이완도(ΔR2***)를 구한 뒤 상대적 혈류량을 구하고 이완도의 최대 기울기 및 최대 기울기에 이르는 시간을 영상화하는데 있다.

정상 성인 자원자 8명을 대상으로 Gd-DTPA를 2배 용량으로 일시 주입한 뒤 대뇌 일정 부위를 gradient echo-EPI 펄스열과 TR/TE = 1500/65rnsec, flip angle = 90°, matrix size = 256×128, FOV=20×40cm 의 영상 매개 변수로 100개의 순차적 영상을 얻는다. 이

영상을 토대로 각 화소 단위로 시간에 따른 영상 신호의 변화 곡선을 얻는다. IDL을 이용한 후영상 처리 프로그램을 사용하여 시간-영상 신호 곡선을 시간-이완도 곡선으로 변환 시킨 다음 이완도 곡선의 적분으로 상대적 혈류량을 구해낸다. 그리고 각 화소 별로 이완도 곡선으로부터 최대 기울기를 계산해내어 상대적 관류도를 구해낸 다음 혈류량과 관류도의 정도를 다시 영상 신호로 바꾸어 혈류량 및 관류도 영상을 얻는다.

본 연구를 통해 다음과 같은 결과를 얻었다.

1. 조영제를 일시에 주입하여 gradient echo EPI 기법을 이용한 관류 자기 공명 영상은 안전하고 간단한 검사이며 기존의 고식적 자기 공명 영상이 줄 수 있는 해부학적 정보 외에 혈역학적 정보를 제공할 수 있다.

2. 본 연구를 통해 자체 개발된 후영상 처리 프로그램은 외국에서 제작된 그것과 비교하여 타당하게 혈류량을 계산할 수 있었다.

3. 한국인 정상 성인에서의 상대적 대뇌 혈류량은 회백질과 백질의 비율로 볼때 본 연구에 사용된 후영상 처리 프로그램을 이용하여 계산할 경우 2.74±0.43으로 나타났다.

4. 관류도 명상은 이론적으로 관류의 변화를 나타내는데 타당하며 이를 영상으로 구현한 결과, 정상 성인에게서는 혈류량 영상과 동일한 형태의 영상이 구현되었다. 관류도 영상에 사용된 최대 기울기 값에 이르는 시간을 화소별로 다시 영상화 시킬 경우 1차 통과

효과를 지역별로 나타내줄 수 있는 영상이 만들어졌다.

본 연구는 정상인에게서 국소부위 관류도 영상을 얻는 방법론을 유추해내고 추후 대뇌 이외에 다른 장기에 대한 관류도 영상을 시행하는데 이정표를 제시할 수 있을 것이다. 또한 정상 대뇌에 대한 관류도 영상을 얻어 뇌종양이나 뇌경색 환자에 대한 또 다른 연구에 기본적인 자료가 될 수 있을 것으로 생각된다.

[영문]

Perfusion MRI plays an important role in diagnosis and treatment planning of brain tumors and cerebral ischemia by determination of tumor vascularity and detection of altered hemodynandcs. This study aimed at the evaluation of cerebral blood volume using contrast enhanced dynamic magnetic resonance imaging and mapping of relative blood volume, perfusion rate.

Eight normal volunteers (Age=26-61 years, Mean=41 years) had received MRI. Dynamic MRI was performed after bolus injection of double dose(0.2mMol/kg) gadollinium. Gradient echo EPI pulse sequence was used with TR/TE=1500/40msec, flip angle=90°, matrix size=256×128, and FOV=20×40cm. 100 sequential images of MCA bifurcation level were obtained. Time-signal intensity curve was plotted, and then converted into time-relaxation rate (ΔR2) curve. Relative volume value was acquired with integration of ΔR2 curve of each pixel by pixel. Perfusion rate was determined by obtaining maximum slope of ΔR2 curve and time to reach maximal slope value. Relative CBV volume mapping and perfusion rate images were made with gray scale. Volume of major artery, gray and white matter was evaluated with ROI method.

On volume maps, major arteries showed high signal intensity with four to six times higher than gray matter signals. Apparent differentiation of gray matter from white matter was seen on volume maps. Gray/white matter ratio was 2.74±0.43. There was no specific differences between age groups.

Perfusion MRI with volume map and rate images are safe and convenient method can be performed with other conventional MR technique. Clinical application for determination of vascularity in brain tumors and acute cerebral ischemia is expected.