확산 가중 MRI.

확산은 세포의 대사 반응 중 발생하는 주요 물리적 과정입니다. 최초의 확산 강조 MR 영상은 1985년에 구축되었습니다. 확산 MRI는 3세대 MRI 스캐너와 함께 임상에 도입되었습니다. 확산 강조 단층 촬영을 위해 진폭과 지속 시간이 동일한 두 개의 확산 기울기를 갖는 에코플래너 펄스 시퀀스 "스핀 에코" EPI가 사용됩니다. 조직 내 수분의 확산 특성을 정량적으로 평가하기 위해 각 픽셀의 색상이 측정된 확산 계수에 해당하는 매개 변수 확산 맵을 작성합니다. 확산 맵에서 수분 확산 속도가 빠른 조직은 빨간색과 흰색 톤으로, 확산 속도가 느린 조직은 파란색과 검은색 톤으로 표시됩니다.

분자의 확산 능력이 방향에 따라 달라지는 것을 확산 이방성이라고 합니다. 뇌의 백질에서 물 분자는 신경 섬유를 따라 쉽게 확산되지만, 섬유를 통한 이동은 불투과성 수초에 의해 제한됩니다.

확산 텐서 MRI는 조직 내 물 확산의 이방성을 시각화하는 데 사용됩니다.

확산 텐서 MRI에서는 복셀 내 확산 타원체의 방향을 이용하여 확산 텐서의 고유벡터를 서로 연결함으로써 신경로를 형성하는 신경 섬유의 경로를 결정합니다. 연결 알고리즘은 매우 복잡하기 때문에 신경로를 형성하는 여러 신경 섬유의 경로를 "그리기" 위해 다양한 계산 방법이 사용됩니다. 따라서 텐서 MRI는 신경로의 경로를 시각화하는 방법인 tractography라고도 합니다. 가장 단순한 형태에서는 부분 확산 이방성을 색상으로 표시하고, 조직 내 물 분자의 확산 이동 방향을 고유벡터의 방향에 따라 특정 색상(빨간색 - X축, 녹색 - Y축, 파란색 - Z축)으로 픽셀을 채색하여 시각화합니다.

확산 텐서 MRI를 통해 뇌의 여러 부분 사이의 구조적 연결을 감지할 수 있는데, 이는 체적 과정과 해부학적 구조를 왜곡하거나 백질을 파괴하는 질병(종양, 외상성 뇌손상, 탈수초 질환 등)에서 특히 중요합니다.

확산 강조 MRI 및 확산 텐서 MRI의 임상 적용. 뇌 조직에서 측정된 확산 계수의 속도 감소는 허혈성 질환과 허혈의 중증도를 나타내는 민감한 지표입니다. 오늘날 확산 강조 영상은 허혈성 뇌경색의 초기 단계(최대 6시간)에서 진단하는 가장 빠르고 특이적인 방법 중 하나로, 혈전 용해술을 시행하고 영향을 받은 뇌 조직의 혈류를 부분적 또는 완전히 회복시킬 수 있는 "치료적 창(therapeutic window)"이 존재하는 시기입니다. 뇌졸중의 급성기에는 확산 강조 영상에서 뇌 병변 부위가 전형적으로 높은 MP 신호를 나타내는 반면, 정상 뇌 조직은 어둡게 나타납니다. 측정된 확산 계수 지도에서는 이와 반대입니다. 측정된 확산 계수 지도는 허혈을 진단하고 허혈로 인한 급성 뇌혈관 사고 및 이후 만성 조직 변성의 진행을 동적으로 모니터링하는 수단이 되었습니다. 확산 강조 영상의 비침습성과 적용 신속성은 허혈성 뇌 손상의 1차 진단에서 이 방법의 가장 중요한 중요성을 결정합니다.

모든 확산 MRI 검사는 조영제를 사용하지 않고 수행되며, 이는 중증 질환 환자와 태아기부터 소아의 뇌 발달에 대한 전문 연구에 중요합니다. 후자의 경우, 확산 MRI는 추가적인 정성적(시각적) 및 정량적 조직 특성을 얻을 수 있게 하여 뇌 조직 발달 과정의 미세구조 연구에 새로운 가능성을 열어줍니다.

확산 강조 영상과 확산 지도는 T1 및 T2 MRI에서 유사한 증상을 보이는 뇌종양(신경교종, 대조제가 고리 모양으로 축적된 종양), 종양 주변 부종(혈관성 또는 세포독성)을 구별하기 위한 추가 진단 정보를 제공하고, 종양 내 낭종의 존재 여부 등에 대한 데이터를 제공합니다.

확산 강조 영상은 뇌와 척추의 염증성 병변(예: 뇌농양, 농흉)을 진단하는 데 있어 이처럼 짧은 스캐닝 시간 안에 매우 귀중한 정보를 제공합니다. 농양의 화농성 내용물은 높은 MP 신호를 특징으로 하며, 수술 후를 포함한 모든 치료 단계에서 쉽게 시각화됩니다. 특히 수막종과 신경초종을 포함한 일부 뇌종양의 구조적 구성을 통해 수술 전에도 확산 강조 영상을 사용하여 종양의 조직학적 유형을 높은 신뢰도로 예측할 수 있습니다. 이 방법을 통해 얻은 데이터를 바탕으로 표피낭종과 지주막낭종을 정확하게 감별할 수 있습니다.

뇌 전도 경로를 비침습적으로 "관찰"할 수 있는 새롭고 유망한 기술입니다. 아직 기술적 어려움이 남아 있지만, 신경외과적 작업에 적용한 첫 결과는 유망해 보입니다. 확산 텐서 MRI를 이용하여 전도 경로의 위치를 파악하고 병리학적 과정(변위/변형 또는 침습 및 손상)과의 연관성을 고려하여 뇌내 종양의 수술적 접근 방식과 수술적 제거량을 계획할 수 있게 되었습니다.

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