[임상신경심리] diffusion MRI 및 DTI의 원리와 적용

1. Diffusion MRI의 기본 원리

Diffusion MRI는 뇌를 비롯한 생체 조직 내의 물 분자 이동 현상을 이용하는 영상 기법이다. 이 기술은 내부 조직의 구조와 세포 간의 배치 등 미세 구조를 파악하는 데 핵심적인 역할을 한다. diffusion MRI의 기본 원리는 물 분자의 확산(diffusion) 현상에 기반하며, 이 확산은 조직의 구조적 방해물에 의해 방향성과 속도가 영향을 받는다. 특히 뇌 백질과 같은 섬유 구조는 수평 또는 수직 방향으로 물 분자의 확산을 제한하여 이들 구조의 방향성을 반영한다. diffusion MRI는 강한 자기장이 형성된 MRI 기기에서 확산 민감성 가속기(diffusion sensitizing gradients)를 사용하여 물 분자의 움직임을 측정한다. 이러한 가속기는 특정 방향으로 물 분자의 이동을 유도하며, 이동이 집중된 방향은 해당 조직의 구조적 방향을 나타낸다. 예를 들어, 백질 섬유의 방향성은 diffusion tensor라는 수학적 모델로 표현되고, 이 모델은 확산 텐서(Diffusion Tensor)라는 3차원 행렬로 나타낸다. diffusion tensor는 주어진 픽셀 내에서 확산이 가장 잘 일어나는 방향과 그 정도를 수치로 보여주며, 이를 통해 뇌의 섬유 연결망을 정밀하게 분…