확산 강조 자기공명영상의 원리

일반적으로 확산이란 용액내의 용매분자가 농도 경사에 의해 농도가 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 현상이다. 즉 잉크 방울을 물이 가득 채워진 컵속에서 떨어뜨렸을 때 퍼져나가는 현상과 같은 것이다. 여기서는 확산 계수 영상화의 수치적인 계산 이론은 생략하기로 한다. 그러나 농도 경사가 없는 순수한 물에서도 물분자 자체가 가진 역학적 에너지에 의해 불규칙하게 움직이게 되는데, 이런 현상을 브라운운동(brownian motion)이라 하며, 이를 물의 자신확산(self-diffusion)이라 한다[1-3]. 확산 강조영상을 간단히 정의하면 MR기계를 이용하여 인체내 물분자들의 self-diffusion정도를 영상화한 것이라 할 수 있다. 그러나 생체는 용액 상태가 아니므로 물분자의 움직임이 완전히 자유롭지 못하고 세포막이나 크기가 훨씬 큰 거대 단백질 분자등에 의해 제약을 받게 되는데 이를 restricted-diffusion이라 한다. 또한 Isotropic-diffusion이란 물분자가 어느 방향으로나 같은 확률로 움직일 수있는 경우를 말하며, anisotropic-diffusion이란 반대로 주위 구조물에 의해 어느 특정한 방향으로 잘 움직이는 경우를 말한다. 예를 들면 인체의 뇌백질에는 수초화된 굵은 신경섬유속neuronal fiber tract; corpus callosum, internal capsule등)이 있는데 물분자는 신경섬유와 평행한 방향으로는 잘 움직이나 직각 방향으로는 그 움직임이 상당한제약을 받는다. 이런 물분자의 확산 정도를 수치로 나타낸 것이 확산계수(D: diffusion coefficient)이다. 일반적으로 물의 확산 계수는 2.5X10-5cm2/s이다. 그러나 인체에서는 이보다 작은데, 그 이유는 앞서 언급한데로 세포막(membranes)이나 주위 거대 단백질 분자등 때문이다. 확산 계수 영상은 단순히 새로운 음영대조를 만드는데 그치지 않고, 오차 발생의 원인중의 하나인 측정 시간을 줄이면서 계산되는 각 영상화소들의 확산 계수값의 정확성을 개선시키며, 이를 이용하여 병변에 의해 변화된 조직의 특성을 정량적으로 분석할 수 있다. 인체의 뇌조직의 물분자는 완전히 자유롭지 못하며(restricteddiffusion) 미세한 물분자의 확산 운동 이외에 뇌조직 자체의 움직임, 심장운동, 미세 혈관내 혈류 및 환자의 움직임등의 영향을 받게 된다. 실제 MR검사시 측정한 확산 계수는 이런 여러 가지 요소의 영향이 포함된 것으로 현성확산계수(ADC: apparent diffusion coefficient)라고 한다[4-8]. Korean Journal of Stroke 2000;2(1): 1~2