3.0T MR 기기를 이용한 확산강조영상에서 b Value의 증가에 따른 정상 뇌의 신호강도의 변화

Abstract

Purpose: Using diffusion-weighted MR imaging (DWI), to evaluate the signal intensity characteristics of normal adult brain as diffusion gradient strength (b value) increases from 1,000 to 3,000 s/mm2. Materials and Methods: Twenty-one healthy volunteers with neither neurologic symptoms nor pathologic findings at axial and sagittal T2-weighted MR imaging were involved in this study. All images were obtained with a 3.0T MR scanner. Six sets of spin-echo echo-planar images were acquired in the axial plane using progressively increasing strengths of diffusion-sensitizing gradients (corresponding to b values of 0, 1,000, 1,500, 2,000, 2,500, and 3,000 s/mm2). All imaging paremeters other than TE remained constant. Changes in normal white-gray matter signal intensity observed at variable b-value DWI were qualitatively analysed, and the signal-to-noise ratios (SNRs) in six anatomic regions (frontal and parietal white matter, genu and splenium corporis callosi, the posterior limb of the internal capsule, and the thalamus) quantitatively, and the ratios were averaged and compared with the average SNR of 1,000 s/mm DWI. Results: As gradient strength increased from 1,000 to 3,000 s/mm2, both gray-and white-matter structures diminished in signal intensity, and images obtained at a b value of 3,000 s/mm2 appeared very noisy. White matter became progressively hyperintense to gray matter as the diffusion sensitizing gradient increased, especially at the centrum semiovale, the posterior limb of the internal capsule, and the splenium corporis callosi, but the genu corporis callosi, showed exceptional intermediate low signal intensity. At quantitative assessment, the signal-to-noise ratio decreased as the diffusion sensitizing gradient increased. Relative to the images obtained at a b value of 1,000 s/mm2, average SNRs were 0.71 (b=1,500 s/mm2), 0.52 (b=2,000 s/mm2), 0.41 (b=2,500 s/mm2), 0.33 (b=3,000 s/mm2). Conclusion: As the diffusion sensitizing gradient increased, the signal-to-noise ratio of brain structures diminished, especially at a b value of 3,000 s/mm2, and white matter became relatively hyperintense compared to gray matter. In order to avoid misdiagnosis, it is important to be aware of the nature of normal changes in the signal intensity of gray-white matter occurring at high-b-value DWI. Index words : Magnetic resonance (MR), diffusion Brain, MR Brain, infarction

목적: 확산강조영상에서 b value를 증가시켰을 때 정상 성인 뇌의 신호강도의 변화를 알아보고자 하였다. 대상과 방법: 임상적으로 신경학적 증상이 없고 T2 강조영상에서 이상 소견이 관찰되지 않는 21명의 건강한 지원자를 대상으로 하였다. 자기공명영상은 3.0T MR 기기를 이용하였다. 스핀 에코 EPI 기법을 이용하여, b value를 0, 1,000, 1,500, 2,000, 2,500, 3,000 s/mm2으로 점점 증가시키면서 축상으로 6쌍의 확산강조영상을 얻었다. 영상조건중 TE를 제외한 모든 다른 조건은 동일하게 사용하였다. 영상의 분석은, 정성적으로는 각각의 b value 확산강조영상에서 정상 뇌회백질의 신호변화를 시각적으로 보았고, 정량적으로는 각각의 b value 확산강조영상에서 6군데의 해부학적 위치(전두부 및 두정부 백질, 뇌량의 슬 및 팽부, 내포의 후변연, 시상)에서 신호대잡음비를 구하여 이들의 평균 신호대잡음비를 b value 1,000 s/mm2의 신호대잡음 비와 비교하였다. 결과: 정성적 분석에서는, b value를 증가시킴에 따라 뇌 회질과 백질의 모든 구조물의 신호가 감소하였다. 특히 b=3,000 s/mm2에서의 영상은 잡음이 매우 심했다. 뇌 백질은 회질에 비해 경사자장을 증가시킴에 따라 점차 신호강도가 높게 관찰되었다. 특히 난형중심, 내포의 후변연, 시방사, 상소뇌각교차, 뇌량의 팽부등의 구조물이 고신호강도로 관찰되었지만 예외적으로 뇌량의 슬부는 중간 저음영을 보였다. 정량적 분석에서도, 경사자장을 증가시킴에 따라 각각의 해부학적 위치의 평균신호대잡음비는 b value가 1,000 s/mm2일 때의 확산강조영상에 비해 각각 평균 0.71(b=1,500 s/mm2), 0.52(b=2,000 s/mm2), 0.41(b=2,500 s/mm2), 0.33(b= 3,000s/mm2)으로 감소되었다. 결론: 확산강조 경사자장의 세기를 증가시킴에 따라 영상의 신호대잡음비는 감소하며 특히 b value 3,000 s/mm2에서 심하게 나타났고, 백질은 회질에 비해 상대적으로 신호강도가 점점 높게 관찰되었다. 이러한 정상 뇌회백질 신호변화의 인지는 판독의 오류를 막는데 매우 중요할 것으로 생각된다.