MR Imaging findings of Diffuse Axonal Injury: Comparison of T2*-weighted Gradient Images and T1- andT2-weighted Spin-Echo Images

대한방사선의학회지

1998; 39: 653- 658

미만성 축색손상의 MR 영상소견 : 경사에코 T2*

강조영상과 스핀에코 Tl 및 T2 강조영상의 비교1

박서영·이기재·김정석·심재찬·검호균

목 적 : 두부손상에 의한 미만성 축색손상 (diffuse

axonal inj ury

)이 있는 환자에서

T2*

강조영상을 스핀에코

T l( spin

-e

cho

,

SE)

및 급속 스핀에코 (turbo

spin

-e

cho

,

TSE) T2

강 조영상과 비교하고자 하였다.

대상 및 방법 : 두부손상의 병 력이 있는 환자 69명 에 대하여 1.

0T

MR기 기를 이용하여

SE

기법을 이용한

T1

강조영상과 급속 스핀에코 기법을 이용한

T2

강조영상， 그리고

FLASH

기볍을 이용한

T2*

강조영상을 얻었다. 이 중 미만성 축색손상 소견을 가진 환자 17명， 18예 에서

T2*

강조영상을

SE T1

강조영상 빛

TSE T2

강조영상과 후향적으로 비교하였다. 두 부손상 후

MR

촬영까지의 기간은 5일에서 24개월까지였으며， 평균 11개월이었다. 병변의 분석은

T1

강조영상，

T2

강조영상，

T 2*

강조영상 사진을 나란히 놓고， 병변의 갯수， 위치，

신호강도， 동반된 소견 등을 중심으로 하였다.

결 과 : 17명 환자， 18예의

MR

영상에서 병소의 발견율은

T1

강조영상에서 21 개，

TSE T2

강조영상에서 28개 , 그리고

T 2*

강조영 상에서

707B

였으며，

T1

강조영 상이나

TSET2

강 조영상에서 보이는 병소는

T2*

강조영상에서 모두 관찰되었다. 미만성 축색손상은

T1

강조 영상에서는 저신호강도 (17/21) 로， TSE

T2

강조영상에서는 고신호강도 (21/28) 로 보이는 경우가 많았으며，

T2*

강조영상에서는 대부분 (63/70) 이 저신호강도로 관찰되었다. 부위별 로는 전두엽과 뇌량이 각각 35， 22예로 가장 많았다. 동반된 두부손상의 형태로는 피질성 좌 상이 5예， 뇌간 손상이 3예， 심부 회색질 손상과 경막하 출혈이 각각 2예와 1 예였다.

결 론: T2* 강조영상이 미만성 축색손상환자에서

TSE

T2 강조영상에 비해 더 많은병 소를 찾을 수 있으며， 출혈성 병소의 확인에도 도움이 되므로 두부손상 환자에서 유용한 검 사방법으로사료된다.

두부손상 환자에서 병소의 국소적 범위를 알고 신속히 치료 하는 것이 임상적으로 중요하다. 두부손상을 받은 환자 중 확실 한 공간점유병소가 없는 환자에서 기억장애， 두통， 평형장애를 포함한 주관적 증상을 호소하는 뇌진탕후 증후군을 보일 수 있 으며 좀더 심한 경우 의식저하와 인지기능 결핍의 증상을 호소 할 수 있는데 그 중 하나의 원인이 미만성 축색손상이라는 것은 잘 알려져 있으며(1 -4) ， 이런 미만성 축색손상은 CT에 비해

MR

영상의 진단율이 월등히 높은 것으로 보고되고 있다

(5-7).

미만성 축색손상의

MR

영상소견에 영향을 미치는 요인으로 는

MR

자장의 세기， 영상기법， 출혈의 여부 및 시간경과에 따 른 병변의 생화학적 변성 등이 있는데 (8-14) ， 저자들은 외상 후 미만성 축색손상 소견을 보인 환자에서

FLASH

기법을 이

l 인제대학교 의과대학 진단방사선과학교실

본 논문은 1997년 재단법인 인제연구장학재단의 보조에 의한 것임.

이 논문은 1998년 5월 26일 접수하여 1998년 7월 15일에 채택되었음.

용한

T2*

강조영상을 최근 고식적 인

spin

-e

cho(SE) T2

강조 영상 대신 많이 사용되는 급속 스핀에코 (tllrbo

spin

^-e

cho

,

TSE) T2

강조영상과 후향적으로 비교분석하여 그 유용성을 알아보고자하였다.

대상및방법

최근 깐건간 69명의 두부외상 환자에서

SE

기법으로 T1강조 영상， TSE 기법으로

T2

강조영상， FLASH 기법으로

T2*

강조 영상을 얻었고 이 중 미만성 축색손상의 소견이 있었던 17명의 환자， 18

MR

영상을 대상으로 하여 후향적으로

MR

영상을 분 석하였다. 연령분포는 10세에서 62세까지였으며， 평균 연령은 36세였고， 이 중 남자는 13명 여자는 4명이었다. 대상환자 중에 서 기왕력상 고혈압이 있였거나 업원시 측정한 혈압검사시 고 혈압이 있었던 환자는 없었다. 두부손상 후

MR

촬영까지의 기 간은 5일에서 24개월까지였으며， 평균 11개월이었다. 사

용한

MR

기종은 1.

0T

MR기기

(Magnetom Impact

,

Siem ens

, Germany) 였으며， 펄스 시켄스는

SE

방법으로

TR 600 msec

,

TE 12 msec

,

NEX

2회의

T1

강조영상과

TR 4000- 5000 msec , TE 22

msec와

112msec , NEX

2회의

dual echo

방 식의

TSE

양자밀도와

T2

강조영상을 얻였고，

TR 800 msec

,

TE 50msec , flip angle 20

⁰

, NEX

2회 의

FLASH

기 법 으로 같 은 횡단면의

T2*

강조영상을 얻었다.

FOV

(f

ield of

view) 는 220cm 로 하였고，

slice thickness 5 mm

,

gap 1 mm

,

matrix

number는

190-220 x

256으로 하였다.

MR

영상에서 피칠은 정상으로 보이고 수질이나 피질수질 경계부 또는 뇌간， 뇌량 등에 보이는

15 mm

미만의 난형이나 타원형의 병변을 미만성 축색손상으로 간주하였으며， T1 강조 영상， TSE

T2

강조영상， 그리고

T2*

강조영상을 나란히 놓고 서로 비교하여 관찰되는 병소의 갯수를 세고 각 병소의 신호강 도를 청상 회백질과 비교하여 고신호， 동등신호， 혹은 저신호강 도인지를 관찰하였다. 또한 병소를 부위별로 분류하였으며， 동 반된 뇌손상의 형태를분석하였다.

결 과

17명 환자， 18예의

MR

영상에서 병소의 발견율은

T1

강조 영상에서 21개， TSE

T 2

강조영상에서 28개， 그리고

T2*

강조 영상에서 707H 였으며，

T1

강조영상이나

TSE T2

강조영상에서 보이는 병소는

T2*

강조영상에서 모두 관찰되었다. 환자당 보 이는 병소의 갯수는 1개 내지 10개였고， 평균 3.97H였다. 미만성 축색손상은

T1

강조영상에서는 21개 중 17개가 저신호강도로，

나머지 4개는 고신호강도로 관찰되었으며，

TSE T2

강조영상 에서는 28개 중 21개가 고신호강도로， 나머지 7개는 저신호강 도로 보였다.

T2*

강조영상에서는 70개 중 63개가 저신호강도 로 관찰되였고， 2개는 고신호강도로， 그리고 5개는 저신호강도 와 고신호강도가 흔재된 양상으로 관찰되 었다 (Table

1) (Fig.

1

,

2). TSE T2

강조영상에서 고신호강도로 보였던 21개의 병 소 중 15개는

T2*

강조영상에서 저신호강도로， 5개는 저신호강 도와 고신호강도가 혼재된 양상으로， 그리고 나머지 1개는 고신 호강도로 보였으며， TSE

T2

강조영상에서 저신호강도로 보였 던 7개의 병소는

T2*

강조영상에서도 모두 저신호강도로 보였 다.

부위별로는 전두엽과 뇌량이 각각 35， 22예로가장 많았으며，

그 외 측두엽， 두정엽， 후두엽 순이었다 (Table

2) .

뇌량에서는 동체 부위가 14예로 가장 흔한 부위였다. 동반된 두부손상의 형 태로는 피질성 좌상이 5예， 뇌간 손상이 3예， 섬부 회색질 손상

Table 1. Signal Intensity of Diffuse Axonal Injury on T1- weighted

,

TSE T2-weighted

,

and T2 * -weighted Image

Sequence

^{& H ·멍 h T 아 서띠} h

m

뺑

TL 1j

o w

1L

Tl

-weighted image 17 TSE T2-weighted image 7 T2 * -weighted image

63

4

깅

2

”μ 갱 깨

5

박서영 외 : 미만성 축색손상으IMR 영삼

과 경막하 출혈이 각각 2예와 l예였다. 환자당 미만성 축색손상 병소의 갯수는 동반된 두부손상이 있는 경우가 4.97H 로 그렇지 않은 환자의

3.17H

에 비 해 많았다.

고 찰

미만성 축색손상은 임상적으로 의식의 심한 장애를 보이고，

영상소견으로는

5-15mm

크기의 대개 난형이나 타원형의 작 은 병소들이 수질이나 피칠수질 경계부에 한정되어 나타나며，

병소의 장축이 뇌백질 섬유조직의 주행에 평행하게 보이는 특 성을 가진다 (15，

16).

일차적 외상성 뇌손상의 가장 흔한 형태 인 이런 미만성 축색손상은 MR의 개발로 진단이 용이해졌다

(5-7).

중등도나 심한 두부손상에서뿐만 아니라， 경도의 두부 손상 환자에서

CT

소견이 정상이더라도

MR

영상에서 약 15-20%의 환자에서 미만성 축색손상 소견을 보였다는 보고 도 있으므로 (17) ， 앞으로도

MR

영상을 이용한 진단율은 더 높 아지리라고 생각된다. 특히

T1

강조영상보다는

T2

강조영상이 더 유용하여 더 많은 병소를 찾을 수 있다고 하는데 (5， 14， 18) ， 본 연구에서는 고식적

T2

강조영상이 아닌

TSE

기법의

T2

강 조영상에서 T1 강조영상에 비해 7개의 병소를더 찾을수있었 다.

Gennarelli

등(19， 20)에 의한 동물실험에서 미만성 축색손 상은 두부의 외상시 회전동}는 가속을 받으면 전단응력 (shear stress) 과 응력변형이 유발되는데 이러한 상황에서 저항이 약 한 신경섬유가 변질을 초래히는 것으로 보고하였는데， 전단응 력을 많이 받는 두 조직간의 강도가 다른 접합변에서 잘 유발된 다. 이 때 백질섬유의 변성으로 수축구(retraction

ball)

형성， 미세아교세포의 증식， 탈수초화가 생기는데， 인접한 미세혈관 의 손상으로 출혈이 동반될 수 있다 (13，

19- 2

1). 부위별로는 특히 전두엽에서 호발하고 다음으로는 뇌량， 방사관， 뇌포， 뇌교 에서 잘 생기는데， 본 연구의 결과도 이에 일치하였다.

미만성 축색손상에 동반되는 출혈은 그 빈도가 많지 않은 것 으로 보고되고 있으며，

MR

영상의 신호강도를 관찰한 김 등

(18) 의 논문에 따르면 약 25%인 것으로 보고되고 있다.

Povlishock

등 (22) 의 신경병리학적 연구에 따르면 외상후 축 색내 peroxidase의 집적을 보이고， 이것은 시간이 지남에 따라

Table 2. Location and Number of Diffuse Axona1 Injury on T2 * -weighted Images

Location Number

Fronta1lobe

35

Corpus callosum 22

Genu

3

Body 14

Splenium

5

Tempora1 10be

6

Parieta1 10 be

6

Occipita1 10be

Tota1 70

대한밤시선의학회지

1998; 39 : 653- 658

A

B c

Fig. 1. A 33-year-old man with diffuse axonal injury

(10

days after trauma)

. On Tl

-weighted

MR

image(A) a small high signal intensity lesion (arrow) is seen in right frontallobe, which is shown as high signal intensity on TSE T2-weighted image(B). On T2 *-weighted

MR

image(C) the lesion is obviously shown as markedly low signal intensity.

A B

c

Fig. 2. A 22-year-old woman with diffuse axonal injury (16 days after trauma). On T1-weighted(A) and TSE T2-weighted

MR

images(B) no definite focal lesion is noted, but on T2 *-weighted image( C) low signal intensity (arrow) is seen in the body of the corpus callosum.

그 크기가 커지면서 구형 또는 곤봉상 부종을 보이는데 이는 원 위부 축색부위로부터 축색분리를 시사해 주며， 이 때 손상된 축 색과 그와 인접한 혈관의 손상은 밀접한 상관관계가 없는 것으 로 보고하였으나， 이 연구는 경도의 두부손상이라는 한정된 조 건상에서의 실험적 연구였다. MR 영상으로 출혈성 병소를 보 는데 있어서 그 민감도는 여러 가지 매개변수에 따라 다르게 나 타나는데 이런 매개변수로서는 출혈의 시간경과에 따른 생화학 적 변성 및 영상장치의 자장 세기， MR의 다양한 영상기법 등 을 들 수 있다 (8-12).

TSE

기법은 한 번의

TR

동안 2회 내지 16회의 서로 다른 위

상부호를 갖는 에코를 얻어 k 응pace를 채우는 방식으로 영상획 득시간을 감소시킬 수 있고， 그로 인해 더 긴 TR과 TE를 가능 하게 하여 신호강도와 대조도를 증가시키며， 큰 matríx와 더 많은 신호평균 (signal averaging) 을 이용하여 영상의 질을 향 상시킬수있는장점이 있다.따라서 많은병원에서 영상획득시 간이 긴 고식적인

T2

강조영상을 대신하여 사용되고 있다. 그 러나 자기화율 (susceptibili

ty)

효과의 감소 (23， 24) 로 뇌실질 내 출혈성 병소의 발견율이 떨어진다는 단점을 갖는다. 미만성 축색손상 환자에서

TSE T2

강조영상과 고식적 인

T

2 강조영상 을 비교한 문헌은 저자들이 이는 바로는 없고 저자들도 그러한

비교를하지는않았으나， TSE 기법의 단점을고려할때 병소의 발견율이 많이 떨어질 것으로생각된다.

이에 반해 다양한

MR

영상기법을 이용하여 촬영함으로써 출혈성 병소에 대한 민감도가 증가펼 수 있는데， 이런 방법으로 는 비균질한 자장으로 인해 출혈성 병소에 대한 감수성이 높아 져 병소를 더 잘 찾을 수 있는

T2*

강조영상이 있다. 출혈성 병 소에서의 신호강도는출혈시기에 따라생기는생화학적 변성에 따라 달라지는 것으로 알려져 있는데 (10-11， 13-14) 본 연구 와 같이 출혈 5일 이후 수개월에 걸친 아급성기나 만성기에서 는 methemoglobin이나 hemoglobin이 hemosiderin으로 변하 여 대식세포에 포획된 상태로 존재할 것이다. 이 때의 신호강도

A

B

D E

박서영 오1: 미만성 축색손상으IMR 영상

는

T1

강조영상에서는 고신호강도나 저신호강도로，

T2

강조영 상에서는 저신호강도나 고신호강도로 관찰될 수 있다. 병소의 크기가 작을 경우 이러한 병소는 부분용적효과(partial

vol- ume effect)

에 의 해 잘 관찰되 지 않을 수 있고， 특히

TSE T

2 강조영상과 같이 자기화율 효과의 감소를 보이는 경우는 더욱 발견율이 떨어질 수 있다. 그러나

T2

* 강조영상에서는 이러한 병소는 저신호강도로 보이고 또한 자기화율의 차이로 인해 병 소의 크기가 확대되어 보일 수 있으므로 상대적으로 발견율이 높다.

FLASH

기법은

gradient echo

기법의 한 종류로 TE를 길게 하고

flip

angle을 작게하여

T

2* 강조영상을 만들 수 있는 데， 출혈성 병소의 발견에는 좋으나

SE

기법에 의한 영상에 버

c

F

Fig. 3. A

lO-year-이d

man with diffuse axona1 injury. On initia1 MR images{A -C) obtained 10 days after trauma, a

small high signa1 intensity 1esion (arrow) is seen in the genu of the corpus callosum on

Tl

-weighted image{A), which is

seen as high signa1 intensity on TSE T2-weighted image{B) and 10w signa1 intensity on T2 * -weighted image{ C). On fo1-

10w-up MR images{D - F)

obtained

6 months after initia1 study, the size of the 1esion decreases and the signa1 intensity

of the 1esion on

Tl

-weighted image{D) is converted to 10w signa1 intensity.

It

shows high signa1 intensity on TSE

T2-weighted image{E), and mixed signa1 intensity on T2 * -weighte d image{F).

대한발사선의학호IAI1998;39:653-658

해 대조도가 떨어지고 공기나 두꺼운 두개골과 인접한 부위， 특 히 두개골 기저부에서는 자기화율에 의한 영상의 굴절이 생기 므로 기존의

SE

기법을 대체할 수는 없고 보조적인 역할을 할 수 있을 것이며， 특히 두부외상 환자에서 도움낙을 줄 수 있을 것 이다.

본 연구에서

T2*

강조영상에서 보인 병소는 대부분 (68/70) 이 저신호강도나 저신호강도가 포함되어 관찰되고 이는 출혈에 의한 것으로 생각되므로， 미만성 축색손상에는 여태까지 보고 된 것보다 더 많은 경우 출혈이 동반된다고 할 수 있을 것이다.

추적검사가 가능하였던 1예 (Fig. 3) 에서 보면 두부외상 후

10

일에 시행한

Tl

강조

MR

영상에서 고신호강도를 보이므로 출 혈성 병변임을 알 수 있고， 이후 6개월 후의

Tl

강조와

TSE T2

강조

MR

영상에서 보이는 신호강도만으로는 출혈성 병변

임을 알 수 없으나

T2*

강조영상에서 저신호강도를 보이므로 출혈성 병변임을 확인할 수 있였다. 앞서의

SE

기법을 이용한 미만성 축색손상 환자의 보고에서 출혈의 동반율이 떨어지는 것은 이와 같은 이유 때문으로 생각된다. 물론

T2*

강조영상에 서의 저신호강도는 미만성 축색손상에 의한 출혈성 성분 외에 도 석회화， 해면상 혈관종， 그리고 고혈압 환자에서의 출혈성 병소에 의해서도 가능하나， 본 연구에서는 병소의 모양이나 위 치， 조영증강 여부， 환자의 나이， 임상적 경과 등으로 감별진단 하였다.

결론적으로，

FLASH

기법을 이용한

T2*

강조영상이 미만성 축색손상 환자에서

SE

T1강조영상이나

TSE T2

강조영상에 비해 더 많은병소를확인할수있으므로두부손상환자에서 유 용한 검사방법이며， T2* 강조영상에서 병소의 저신호강도로미 루어 보아 미만성 축색손상에서 많은 출혈성 병소가 동반되는 것으로사료된다.

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MR Imaging Findings of Diffuse Axonal Injury : Comparison of T2*-weighted Gradient Images and Tl- and T2-weighted Spin-Echo Images

¹

Seo Young Park, M.D., Ghi Jai Lee, M.D. , Jeong Seok Kim, M.D. , Jae-Chan Shim, M.D. , Ho Kyun Kim, M.D .

1 Deparlmenl of Diagnostic Radiolog)ι College of Medicine, Inje Universily

Purpose: To compare T2 *-weighted images with spin-echo T1- and turbo spin-echo (TSE) T2-weighted images in patients with diffuse axonal injury(DAI)

Materials and Methods: Using a 1 .0T MR uni

t,

SE T

l-,

TSE T2-

,

and and FLASH T2 *-weighted images were obtained from 69 patients with a history of head trauma. In 18 MR images of 17 patients with imaging findings of DAL T2 *-weighted images were retrospectively compared with SE T1- and TSE T2-weighted images. The interval between trauma and MR scan varied from 5 days to 24 (mean, 11) months. Focusing on the number of lesions , and their location and signal intensity , as weel as associated findings, three images were simultaueously evaluated.

Results: In 18 MR images of 17 patients with MR imaging findings of DAL 21 lesions were detected on T1-weighted images, 28 on TSE T2-weighted images, and 70 on T2 *-weighted images ; the last of these revealed all lesions detected on the other two. Most lesions were hypointense on

Tl

-weighted images(17 / 21), hyperintense on TSE T2-weighted (21 /28), and hypointense on T2*

-weighted (63 /70). Common locations for DAI were the frontal lobe (n=3S) and corpus callosum (n= 22). Associated brain injuries were cortical contusion (n=S) , brainstem injury (n=3) , deep gray matter injury (n=2)

,

and subdural hematoma (n= 1).

Conclusion: In patients with DA

I.

T2*-weighted images can detect more lesions and associated petechial hemorrhage than can TSE T2-weighted images . This modality is thus us eful for the evalu- ation of patients with hea d trauma.

Index words : Brain

,

injuries Brain

,

MR

Magnetic resonance(MR) , technology

Address reprint requests to: Ghi Jai Lee, M.D., Department of Diagnostic R adiology, Seoul Paik HospitaL College of Medicine, Inje University.

~ 2-85

, Jur-dong, Chung-ku, SeouL

^100-132

Korea

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