II. 심장 자기공명영상 검사하기

II. 검사하기 (Scanning of CMR)

 

 

 II-1, ECG gating

 

움직이는 심장에서 정지된 영상 혹은 움직이는 영상을 얻기 위해서는 심장 박동주기 (heart cycle)에 동기화 (synchronizing, gating, triggering) 하여야 한다. 먼저, 심전도 (EKG, ECG; electrocardiogram)를 간단하게 살펴보면, 심전도는 P파 (심방수축), QRS파 (심실수축), T파 (심실이완)로 나누고, 가장 높은 크기인 R파를 MRI에서 동기화할 때 이용한다. 그런데 환자의 심전도는 자장 안으로 들어가게 되면, T파가 상승하게 되고, 여러 원인으로 인해 노이즈가 발생되어 이 R파가 없어지거나 다른 신호 (자장내에서 상승된 T파…)가 나타나 혼선을 일으켜 동기화가 어려워 지기도 한다. (그림 2.)  이럴 경우 영상은 인공물 (artifacts)이 나타나게 된다. 심전도 자체 노이즈는 심전도 전력선의 간섭, 전극 (electrode) 접착 노이즈, 호흡 및 근육에 의한 움직임, 기계 자체 노이즈, 전기의 흐름등에 의해서 생길 수 있고, MRI와 관련된 추가 ECG 노이즈는 주자기장 (main static filed) 에서 자기유체역학효과 (magnetohydrodynamic effect (flow effect))와 호흡과 심전도 선의 움직임에 의한 유동변화에 의해서 발생되며, 영상을 위한 고주파가 발생될 때 RF 펄스와 전극 (electrode)에서 수집된 ECG 증폭 (amplifier) 효과 때문에도 발생된다. 또한, 대동맥 (나선형 흐름 (helical flow)), 폐동맥 심지어 심실이 소용돌이 유속 (swirling flow)을 일으킬 때도 R파 보다 큰 ECG artifacts를 만들고, 이는 고자장일 수록 크게 나타난다. 결국 좋은 ECG 신호는 양질의 영상을 만들지만, 노이즈가 심한 ECG 신호는 영상의 질을 떨어 드린다. 이에 양질의 심전도를 얻기 위해서 전극 (electrods)을 유방이나 지방 조직은 피하여 근육 위에 붙이고, 호흡으로 움직이는 곳은 피하고, 전기적 임피던스를 제거를 위해 기름이나 땀이 뭍은 피부는 깨끗이 닦고, 이때 알코올 스폰지 사용은 전기적 신호를 왜곡 시킬 수 있어 금지한다. 얻어진 ECG가 노이즈가 심할 때는 수집 (lead) 방향을 변환하는 것도 하나의 방법이다. 또한, 최근의 발전된 장비는 환자가 자장 안에 들어 가기 전 Learning phase라 하여 자장의 영향이 덜한 곳에서 코일이나 환자의 움직임이 없이 최소 10개의 연속적인 심박동의 심전도를 얻어서 이를 참고로 자장 안에서 보정하여 사용하기도 한다.

그림2. 자장안과 밖에서의 심전도 변화

그림 3. 심전도 동기화 그림

실제적으로 해부학적 구조 영상 (Morphology)을 얻을 때는 R파 이후에 오는 T파를 지나서 상대적으로 심장의 움직임이 덜한 시간에 영상의 데이터를 얻는다. 이때, 동기지연시간 (Trigger Delay Time)을 두고 기다린 후에 데이터 수집 창 (Acquisition Window)에서 영상의 데이터를 얻는다. 물론, 심장의 동적인 동영상 (cardiac cine)을 얻을 때는 전 심장 박동 (cardiac cycle)에서 데이터를 얻게 된다 (그림 3). 또한, ECG를 동기화하여 영상을 얻는 데는 영상의 데이터를 평균 R파간 시간 (RR interval time)을 기준으로 80~90%의 acquisition window (10~20% trigger window)를 정해서 얻는 고식적인 전향동기 (Prospective gating) 방법과 일단 모든 RR interval time 보다 조금 더 긴 acquisition window에서 데이터를 얻은 후, 후향적으로 각 cardiac cycle에 맞게 재배치하여 영상화하는 후향동기 (Retrospective gating) 방법이 있다. Prospective gating 방법은 ECG cycle의 90%에서만 데이터를 얻게 되므로 심장 동영상 (cardiac cine)을 얻을 때 소실되는 데이터가 생기게 되고, acquisition window를 수동으로 정해주어야 하며, 동영상 프레임 (cine frame)은 영상의 segment에 의해 결정되게 된다. 또한, 부정맥 (arrhythmia) 처럼 심박동이 불규칙한 경우에 영향을 많이 받아 영상에서 motion artifacts가 많이 발생되며, 주로 morphology 영상화나 숨 참기 (breathhold) 검사가 불가능한 소아의 경우에 NEX를 늘여서 사용할 수 있다. 후향적 동기 방법은 소실되는 데이터 없이 모든 cardiac cycle의 영상을 얻을 수 있고, acquistion window는 자동으로 정해지며, 부정맥이 심한 환자도 trigger window를 넓혀서 motion artifacts가 덜 한 영상을 얻을 수 있다 (그림 4). 최근 모든 종류의 심장 동영상에 이용되고 있다.  

그림 4. 전향동기와 후향동기 그림