Abstract
Currently, an arterial spin labeling (ASL) magnetic resonance imaging (MRI) technique does not routinely used in clinical studies to measure perfusion in brain because optimization of imaging protocol is required to obtain optimal perfusion signals. Therefore, the objective of this study was to investigate changes of perfusion-weighed signal intensities with varying several parameters on a pulsed arterial spin labeling MRI technique obtained from a 3T MRI system. We especially evaluated alternations of ASL-MRI signal intensities on special brain areas, including in brain tissues and lobes. The signal targeting with alternating radiofrequency (STAR) pulsed ASL method was scanned on five normal subjects (mean age: 36 years, range: 29~41 years) on a 3T MRI system. Four parameters were evaluated with varying: 1) the labeling gap, 2) the labeling delay time, 3) the labeling thickness, and 4) the slice scan order. Signal intensities were obtained from the perfusion-weighted imaging on the gray and white matters and brain lobes of the frontal, parietal, temporal, and occipital areas. The results of this study were summarized: 1) Perfusion-weighted signal intensities were decreased with increasing the labeling gap in the bilateral gray matter areas and were least affected on the parietal lobe, but most affected on the occipital lobe. 2) Perfusion-weighted signal intensities were decreased with increasing the labeling delay time until 400 ms, but increased up to 1,000 ms in the bilateral gray matter areas. 3) Perfusion-weighted signal intensities were increased with increasing the labeling thickness until 120 mm in both the gray and white matter. 4) Perfusion-weighted signal intensities were higher descending scans than asending scans in both the gray and white matter. We investigated changes of perfusion-weighted signal intensities with varying several parameters in the STAR ASL method. It should require having protocol optimization processing before applying in patients. It has limitations to apply the ASL method in the white matter on a 3T MRI system.
동맥스핀표지(Arterial Spin Labeling: ASL) 뇌 관류 자기공명영상법을 이용한 뇌 관류영상기술이 일반적으로 환자의 질병진단에 일반적으로 사용하기 어려운 이유는 영상을 얻을 때 여러 인자들을 최적화시켜야만 좋은 질의 영상을 얻을 수 있기 때문으로 생각된다. 따라서, 본 논문의 목적은 동맥스핀표지 자기공명영상의 뇌 관류영상을 최적화 하기 위하여 필요한 여러 인자들의 변화에 따른 동맥스핀표지 신호변화를 3.0 테슬라 자기공명영상에서 관찰하는 것이다. 특히, 동맥시 핀표지 자기공명영상 신호 변화가 이들 인자에서 뇌 세포(brain tissues)의 영역에 따라서 어떻게 변화하는가를 평가하였다. 정상 성인 남성 5명을(평균연령 36세; 29세~41세) 대상에서 STAR (Signal Targeting with Alternating Radiofrequency) 동맥스핀표지 방법을 이용하여 3T 자기공명영상에서 영상을 얻었다. 실험은 첫째 영상획득 영역과 라벨링 영역간의 간격 변화에 따른 신호 변화 평가 실험, 둘째 라벨링 후의 시간 변화에 따른 신호 변화 평가 실험, 셋째 라벨링 두께의 변화에 따른 신호 변화 평가 실험, 넷째 슬라이스 획득 순서에 따른 신호 변화 평가실험을 하였다. 획득한 영상의 분석은 회백질과 백질, 전두엽, 측두엽, 후두엽, 두정엽에서의 관류신호변화를 얻어 분석하였다. 본 연구결과는 아래와 같았다: 1) 영상획득 영역과 라벨링 영역간의 간격 변화에 따른 관류 신호 변화 연구결과 전체 절편의 평균 값을 보면 회백질에서 좌측과 우측 모두에서 라벨링 간격이 증가할수록 신호가 낮아지는 경향을 보이고 있다. 라벨링 간격의 변화에 두정엽이 가장 영향을 적게 받고 후두엽이 가장 많은 영향을 받았다. 2) 라벨링 후의 시간 변화에 따른 관류 신호 변화 연구결과 회백질은 라벨링 지연시간 400 ms까지 양쪽 모두 감소하다가 라벨링 지연시간이 1,000 ms까지 증가하였다. 3) 라벨링 두께의 변화에 따른 관류 신호 변화 연구 결과 라벨링 두께가 증가에 따라 회백질과 백질의 신호강도는 점차적으로 증가하다가 120 mm 두께 이후에는 감소하였다. 4) 절편 획득 순서에 따른 관류 신호 변화 연구 결과 절편 획득 순서에 따른 백질과 회백질의 관류신호강도 값은 회백질과 백질 모두 머리의 꼭대기부터 영상을 획득하는 descend에서 신호강도가 높았다. 본 연구에서는 각 실험 조건에 따라서 관류신호 강도가 크게 변화를 하는 것을 보여 주었고, 따라서 실제 환자를 대상으로 관류 영상을 얻고자 할 경우에는 실제 임상 적용 전에 최적화된 프로토콜을 만든 후에 사용을 해야 할 것으로 생각한다. 특히 백질의 뇌 관류영상을 얻는 것은 아직 문제가 있는 것으로 생각이 된다.
