핵자기 공명(NMR:nuclear magnetic resonance)은 19451건 Bloch, Procell등에 의해 처음으로 실험적으로 입증된 후에 생화학 및 약학 분야에서 분자단위의 물질의 성분, 구조, 대사물질의 역학적 운동 및 상태에 관한 정보를 아는데 유용한 기법으로 사용 되어 왔다. 의학분야에서는 Lauterber등에 의해 자기공명영상볍(Magnetic Resonance Imaging:MRI)으로 개발되어 질병의 진단 및 치료에 많은 공헌을 하게되었다. 해부학적영상 뿐 아니라 분석방법으로 병변 부위 및 인체 기관에서의 각종 대사물질의 정량적인 양과 변화를 알 수 있는 자기공명분광기법(magnetic resonance spectroscopy:MRS)도 활발한 임상적용이 이루어지고 있다. 자기공명영상법의 활발한 임상적 응용 및 새로운 technique이해를 위해서는 물리학적 개념(MR Physics)을 이해하는 것이 매우 중요하다.

이 강의의 목적은 fat suppresion 과 water suppression에 관계되는 수소자기공명영상법의 기본 원리를 포괄적으로 이해하는데 있다. 임상적으로 이런 Technique의 수행이 필요한 가장 간단한 이유는 다른 병소의 신호와 구별을 하고 불필요한 artifact을 제거하기 위함이다.

의료영상에서 인공물(Artifacts) 이라 함은 영상이 얻어지는 신체부위와 아무런 관련이 없으나 얻어진 영상에는 마치 영상의 일부분으로 나타나는 모든 것을 가리킨다. 따라서 영상에서 이들 인공물들은 실제 조직의 해부학적인 구조를 나타내지 않으므로 영상 판독에 영향을 주어 잘못된 진단을 초래할 수도 있다. 그러나 MR 영상이 가능한 이래로 새로운 여러 종류의 MR 인공물들이 많이 발견 되었으나 다행스럽게도 거의 모든 MR 인공물들은 쉽게 설명이 가능하며, 따라서 이들 인공물들에 의한 진단 오류의 가능성은 매우 희박한 실정이다. 그러나 새로운 영상방법이나 혹은 새로운 펄스대열이 계속 고안됨에 따라 새로운 종류의 인 공물들이 생겨날 가능성은 항상 존재하고 있다. 지금까지 알려진 여러 MR 인공물들은 그 생겨난 원인에 따라 다음과 같이 크게 세 가지로 분류가 가능하다. I. Motion Artifacts 1. Voluntary motion 2. Involuntary motion 1) Bowel Peristalsis 2) Respiration 3) Cardiac and vessel pulsation 4) Swallowing 3. Fluid motion 1) Blood flow 2) Cerebrospinal fluid flow II. Reconstruction Artifacts 1. Aliasing 2. Partial volume averaging 3. Truncation (Ringing) 4. Central point III. Magnetic and RF Field Related Artifacts 1. Chemical shift 1) First kind 2) Second kind 2. Susceptibility 1) Dental 2) Metal 3. Magic angle 4. Zipper 5. Bad data point 6. RF field inhomogeneity 7. Magnetic field inhomogeneity 8. Eddy current 9. slice overlapping 10. Zebra 11. RF overflow

Protocol이란 Dorland의 의학사전에 의하면 "어떤 술기의 절차에 대한 명백하고 상세한 계획서(an explicit detailed plan of a procedure)"로 정의된다. 그래서 liver MR imaging protocol은 간에 발생한 병적 문제를 해결하기 위해서, 자기공명영상술을 실시하는 구체적이고 세부적인 지침서를 말하게 된다. 그러나 현실적으로 병원에 따라 imaging protocol은 조금씩 다르다. 왜냐하면 MR장비가 다르고, 적절한 펄스파형(pulse sequence)에 대한 통일된 안이 없기 때문이다. 자기공명영상술은 지금도 계속해서 빠르게 발전하고 있기 때문에, 현재 통용되는 영상 술기에 대한 자세한 지침은 곧 소용이 없게 된다. 그래서 본 소고에서는 간의 MR 영상화와 병변의 특성화에 대한 기본 적인 면에 더욱 중점을 두고 기술하고자 한다. 기술하고자 한다.

MR은 높은 조직 대조도와 축상, 시상 및 관상면 등의 multiplanar capability의 커다란 장점을 갖고 있어 뇌 신경계질환 진단에 필수적이며, 특히 ionizing radiation이 아니고 요오드계 IV 조영제를 사용하지 않는다는 점이 CT에 비해 더욱 유리하다. 소아에서의 뇌신경계 질환은 선천성 기형이나 대사성 질환이 많은 등 성인과는 다른 질환분포를 보인다. 따라서 성인에서와 같은 protocol을 그대로 적용하였을 때 좋은 질의 영상을 얻기 힘든 경우가 있으며, 연령 또는 질환에 따라 촬영기법도 다양하게 하여야 하므로 routine protocol을 정하지 않고 매 환아 마다 적절한 기법을 선택하고 있다. 또한 움직임을 억제하기 위하여 진정 (sedation)이 필요한 예가 대부분이며 적절한 잠재우기는 좋은 질의 영상을 얻기 위해 필수적이므로 이에 대한 지식을 필요로 한다.

선천성 대사 이상은 다양한 뇌질환으로 나타낸다. 일반적으로 이 질환들은 하나 또는 둘이상의 대사경로에 대한 생화학적 이상에 원인이 있다. 정상적 생화학적 산물의 결핍이나 비정상적 산물의 축적에 의한 뇌기능 이상에 의해 임상증상이 나타내게 되는데 그 증상은 대개 경기, 경직성, 발육지연 등으로 비특이적이고 영상소견도 마찬가지로 비특이적이다. 대사 이상에 있어서의 신경병변은 일부 뇌백질을 주로 침범하는 경우를 제외하면 대부분 뇌백질을 침범하고 따라서 일반적으로 일차성 뇌백질 질환이 대사성 뇌질환을 일컫는다고 할 수가 있다. 뇌백질 질환은 뇌백질의 구성원중 가장 큰 부분을 차지하는 수초(myelin)를 침범하는 질환을 일컫는다. 중추신경계의 백질은 수초로 싸여있는 축삭(axon)과 선경교세포 (neuroglial cell) 및 혈관 등으로 구성되어 있으며, 이중 대부분을 수초가 차지하고 이 수초로 인하여 정상 뇌백질이 흰색을 나타낸다. 백질내의 신경교세포로는 성상세포 (astrocyte) 와 핍지세포 (oligodendrocyte)가 있으며 신 경교세포의 가장 중요한 기능은 핍지세포에 의한 축삭의 외피화 (ensheathment) 즉, 수초이다. 수초는 핍지세포의 세포질 돌기 (cytoplasmic process)의 일부이며 따라서 수초의 생존과 대사는 핍지세포와 운명을 같이한다. 일반적으로 세포의 생존, 대사와 가장 관련있는 기능은 세포질내에 함유되어 있는 구조물인 소기관(organelle)에 의하여 수행된다. 따라서, 비록 모든 소기관들이 백질 질환을 이르키는데 직접 연관되어 있지는 않더라도 수초의 생존과 대사에는 핍지세포의 소기관들이 매우 중요한 역할을 하게 된다. 세포질내 중요한 소기관으로는 세포 막, 미토콘드리아 (mitochondria), endoplasmic reticulum, Golgi 체, lysosome, peroxisome 그리고 세포질등이 있으며, 이들중에서 lysosomes, peroxisomes, 그리고 미토콘드리아가 특정한 유전성 백질질환에 중요한 역할을 하는 것이 밝혀졌다. 이러한 질환들은 최소한 각 소기관에 의한 질환군으로 분류될 수 있다.

척추의 MR촬영은 두부 다음으로 흔하게 시행되고 있는데, 척추의 해부학 적 구조물들은 일반적으로 널리 알려져 있고 이해하기가 쉽기 때문에 척추의 MR영상을 분석하는데 큰 어려움이 없을 수 있다. 관절부위를 포함한 근골격계 MR영상에서는 MR ar디facts가 병변을 관찰하는데 장애를 초래하여 위양성 혹은 위음성의 결과를 나타낼 수 있기 때문에 빈번히 언급되고 있다. 척추 MR영상을 판독하는 데는 다른 근골격계 영상에 비하여 artifact의 빈도 나 정도는 작지만, 의외로 많은 pitfall이나 ar디fact들이 관찰된다. 척추 MR 영상의 pitall과 artifact에 대한 정확한 인지와 이해가 필요한 이유는 MR영상에서 병변이 관찰되지 않거나 정상조직이 병변처럼 관찰될 수 있고, 또 병변의 특정을 잘못 판단할 수 있기 때문에 artifact를 교정하거나 최소화시키고, 방지할 수 있는 방법들을 사용하여 더욱 정확한 척추 MR영상의 결과를 얻는데 있다. 지면 관계상 모든 종류의 MR artifact를 언급하기 보다는 척추 MRI를 판독하면서 병변과 혼동을 주는 MR artifacts를 먼저 살펴보고, 진단적 오류를 범할 수 있는 pitfall들에 대하여 알아보도록 하겠다. 여기에서는 편의상 MR 촬영과 관계된 artifact들만을 artifact라고 하고 MR artifact와 직접적으로 연관이 없으면서 위양성이나 위음성을 초래할 수 있는 pitfall이나 variant를 pitfall로 묵어서 설명하겠다.