Transcript T1 강조 영상
Part 2. 자기공명영상 MRI Magnetic Resonance Imaging 1. MRI의 기본 원리 2. MRI의 실제 작동원리 3. T1, T2에 따른 이미지의 차이 4. Special MRI – fMRI 1. MRI의 기본 원리 (원자핵 공명) @ Normal State Hydrogen proton은 스핀을 갖고 있 다. Orientation Random <Why only Hydrogen? > 1. 생체에서 H는 단독적 존재 X 물, 지방으로 존재 2. H의 e-는 다른 원자와 공유결합 자기장 상쇄 3. H의 Proton 1개 한 방향 취함 자기장이 상쇄되지 않고 존재 1. MRI의 기본 원리 (원자핵 공명) @ Magnetic Field 자기장을 일정 방향으로 가해주면.. Precessional motion (세차운동) 자기장의 강도가 일정하면… 같은 원자는 같은 spin frequency Bo 세차운동 자기모멘트 스핀 수소 핵 양자의 세차운동 1. MRI의 기본 원리 (T2) @ Constant High Frequency Adding Constant High Frequency High Energy into Nucleus Transition state Resonance ! (External Frequency = Spin frequency) Coherence state Adding 90° pulse On XY plane, rotate 360° at same time Emitting Biggest Energy signal ! 1. MRI의 기본 원리 RF(Radio Frequency) pulse Z Z q Y X Y Y X X q0 pulse Z 900 pulse 1800 pulse 1. MRI의 기본 원리 Z' Z' y' x' y' x' (a) Z' Z' (c) Z' y' x' (d) y' x' (b) y' x' Z' y' x' (e) (f) (a) 900 RF pulse를 가하면 횡자화를 이룬다. (b), (c) 시간이 지나면서 횡자화는 흩어진다. (d), (e), (f) 종자화는 서서히 복귀한다. 1. MRI의 기본 원리 (T1) @ Stop External Frequency High Frequency stop Release Energy from Transition state of Atom Recovery to original state. 시간이 지나면 Coherence State Atom은 핵간 상호 작용에 의해 점차 각자의 위상을 회복하게 되면서 Coherence State에서 Dephase state 가 된다. 2. MRI의 실제 작동원리 T1 relaxation T1 Relaxation 고주파 stop XY plane, Coherence proton , Dephasing 자장방향으로 재배열 주위물질에 에너지 열평형 상태에 도달 M o 0.63 Mo T 1 시간 <T1 이완시간> Time elapsed, Z-axis로 다시 자화 평균자화커짐 처음의 63%의 평균자 화가 Z방향으로 형성될 때까지의 시간 T1의 길이는 외부자장의 세기에 비례 2. MRI의 실제 작동원리 1.0T에서 여러 조직의 T1이완 시간 조직 T1(ms) 지방(fat) 180 간(Liver) 270 백질(W hite matter) 390 회백질(Gray matter) 520 근육(M uscle) 600 혈액(Blood) 800 뇌척수액(CSF) 2000 물(Water) 2500 2. MRI의 실제 작동원리 T2 Decay M 0.37M Mxy' Mxy (a) (b) T2 (c) (a) 900 RF pulse를 흡수하여 횡자화가 된다. (b) 900 RF pulse를 차단하여 횡자화가 줄어드는 과정이 다. (c) 처음 자화의 37%까지 소멸되는 시간을 T2라 한다. T2는 외부 자기장의 세기와는 무관함 시간 2. MRI의 실제 작동원리 1.0T에서 여러 조직의 T2이완 시간 조직 T1(ms) 근육(M uscle) 40 간(Liver) 50 비장(Spleen) 80 지방(Fat) 90 백질(W hite matter) 90 회백질(Gray matter) 100 혈액(Blood) 180 뇌척수액(CSF) 300 물(Water) 2500 3. T1, T2에 따른 이미지의 차이 T1 강조 영상 T2 강조 영상 FDG-PET 3. T1, T2에 따른 이미지의 차이 T1 강조 영상 T2 강조 영상 피하, 골수의 지방 조직 White 근육 조직 Black 물이 차 있는 조직 Black 물이 차 있는 조직 White 4. Special MRI - functional MRI (fMRI) MRI가 H의 분포를 본다면… 혈액의 분포를 알면.. O의 분포를 알 수 있음을 이용 적혈구의 hemoglobin의 변화를 측정! 인지심리학, 신경경제학, 뉴로마케팅에서 많이 쓰임 시간적 해상력이 좋아짐 (초 단위 분석까지 가능) 과제 수행에 있어서 뇌의 어떤 부분이 작용/영향을 미치는가? 전제 : 뇌의 활성화 부위에 혈류량 증가함 자료 해석 : 혈류량이 증가한 부분에 뇌 활성이 일어남 4. Special MRI - functional MRI (fMRI) Allelic variation in OXTR predicts differences in amygdala activation and connectivity during the perceptual processing of facial emotion. What is best? CT/ MRI / PET ◇ CT는 MRI보다 부정확하다? No! <장점> 1. X-ray를 통해 빠른 시간에 단면 촬영 가능 2. 뼈의 미세 골절, 석회화된 부분, 뇌출혈 등을 MRI보다 민감하게 찾 음 3. 촬영 시간이 짧음 움직이는 장기 촬영 가능! 4. Cheap! <단점> 1. 소량이지만 방사선에 노출 2. 혈관, 조직을 파악하기 위한 조영제 신부전 환자/ 약물 과민반응 환자에게 위험 What is best? CT/ MRI / PET ◇ 해상도가 뛰어난 MRI <장점> 1. 방사선을 사용하지 않음 2. 연부조직 (근육, 인대, 뇌 신경계, 종양) 촬영을 자세히! 3. 신경계를 촬영에 유용함. 4. 연부조직 암(유방암, 간암, 난소암, 자궁경부암)에 유용 5. 최근 촬영시간 감소 근육상태 (크론씨병), 염증성 장질환 파악 가능 <단점> 1. 긴 촬영시간. 2. 체내 금속물 착용시 촬영 불가 What is best? CT/ MRI / PET ◇PET, 모든 암을 잡아낸다? <장점> 1. 포도당 유사체인 FDG를 이용해 대사 상태를 촬영 주변부보다 병변조직이 대사가 항진된다는 점을 이용 2. 암 진단 후 전이 여부 확인이 용이함 3. 치료 후 재발 여부 확인이 용이함 <단점> 1. FDG : 소변으로 배설 소변이 지나가는 길에 생긴 암은 구별 힘 듬 2. 조직의 특성상 FDG 대사율이 낮은 경우 어려움 3. 암 vs. 단순 염증? 구별 불가, 해부학적 위치도 모름 What is best? CT/ MRI / PET 서울대병원 핵의학과 강원준 교수 曰 "PET을 시행하면 3분의 1 정도에서 수술을 하 려던 환자가 수술이 불가능하다는 것을 알게 되거나 수술을 할 수 없을 줄 알았던 환자가 수술을 받게 된다”