확산텐서자기공명영상(Diffusion Tensor MRI) 원리

 

https://www.jkns.or.kr/upload/pdf/0042004103.pdf ; 이 글 참고함. 

 

확산텐서자기공명영상 (Diffusion Tensor MRI, DTI) : 뇌백질 (White matter) 의 신경로를 관측하는 기술. 뇌백질의 관 (tract) 을 따라 물 분자의 움직임을 관찰할 수 있는데 이 뇌의 전화선이라고 할 수 있는 White matter tract 이 제대로 연결되어 있지 않으면 인지 기능에 문제. 

 

뇌백질은 뇌회백질(Grey matter) 과는 다르게 축삭 (axon) 들이 일정한 방향으로 배열되어 있어 물분자들이 일정한 방향으로 확산되는 비등방성 (anisotropy) *, 방향성이 존재하는데 확산텐서자기공명영상은 기존의 영상으로 알기 어려운 이러한 뇌백질의 특성을 나타낼 수 있는 영상임. 

 

비등방성 : 조직이나 구조의 물성이 방향에 따라 달라지는 경우. 조직마다 확산 특성이 방향에 따라 다를 수 있음. 확산 텐서(Diffusion tensor) 라는 개념으로 설명.* 

 

DTI 는 6개 다른 방향으로 확산 기울기 (Diffusion gradient) 를 걸어주고 각 방향에서 확산 영상을 획득하여 각 방향별 확산 계수를 각 voxel 별로 계산하여 지도화한 영상으로 뇌백질의 구조적인 완전성 (integrity) **를 평가할 수 있음. 이때 계산된 비등방성 정도를  분획/분할 이방성 (Fractional Anisotropy, FA) 이라 함.

 

>> FA는 0과 1 사이 값이며 0은 완전 등방적 (isotropic) 임을 나타내고 1은 완전 비등방적 (anisotropic) 임을 나타냄. 뇌백질은 비등방성을 가지므로* 낮은 FA 는 뇌백질의 방향성이 낮거나 병변이나 손상이 있는 경우를 의미하는 것임.  

 

integrity (완전성, 통합성, 보존 정도 (보전) , 결정도, ...) : 구조가 손상되지 않고 잘 유지되고 있는가.  **

 

White matter and Gray matter

https://www.researchgate.net/figure/Schematic-structure-of-two-different-neurons-in-the-brains-white-matter-and-gray-matter_fig1_365321801

강의 자료 발췌

강의 자료 발췌

강의 자료 발췌 ; S0는 Dfifusion gradient 없는 것.

 

 

(ChatGPT) 즉, MRI 스캐너에서 고해상도 3차원 볼륨 영상 및 multi-directional gradient 를 적용한 DWI 데이터를 획득함. 다양한 방향으로 물질 확산을 측정하는 데 사용됨. 획득한 DWI 데이터를 사용하여 diffusion tensor를 계산함. 이는 각 픽셀에서 물질의 diffusion 방향과 정도를 나타내는 tensor를 생성함. 계산된 diffusion tensor를 빨간색, 녹색, 파란색 등으로 시각화함. diffusion 정도는 밝기로 표시될 수 있음.