뇌영상 기술

뇌영상 기술의 종류

뇌영상 기술은 크게 구조적인 검사와 기능적인 검사로 나눌 수 있습니다. 구조적인 검사에는 전산화단층촬영술(CT)과 자기공명영상(MRI) 등이 있고, 기능적인검사에는 단일광자방출전산화단층촬영(SPECT)과 양자방출전산화단층촬영(PET), 기능성 자기공명영상(fMRI), 자기분광법(MRS) 등이 있습니다.

1. 전산화단층촬영술(CT)

전산화단층촬영술은 두개부에 미세한 X-ray 광선을 쏘아 하나씩 하나씩 잘라진 횡단적 영상을 얻는 것으로 컴퓨터를 통해 이러한 이미지를 모니터에 재구조화하고 수많은 방향에서 얻어진 영상을 통합하여 저장하는 것입니다. CT는 조직의 전자밀도를 측정해주는 것으로 급성출혈이나 두부손상 등 응급 상황에서의 뇌손상 병변을 확인하는데 획기적인 기여를 하였습니다. 정신과 영역에서는 기질적인 질환을 배제하기 위해서 사용되고 있으며, 석회화된 병변을 발견하는 기능이 우수하며, 특히 뇌하수체와 같은 특정 영역의 종양은 MRI보다 더 정확한 영상을 생성할 수 있는 장점이 있습니다. 따라서 급성 뇌손상과 출혈을 확인하거나 일차적인 종양이나 종양의 전이와 삼출물을 진단하고 뇌실의 크기를 결정하는데 사용됩니다. 일부 조현병 환자에서 확대된 뇌실을 관찰할 수 있는데, 이는 좋지 않은 예후와 심각한 음성증상과도 연관되어 있습니다. CT를 촬영하는 동안 계속해서 여러차례 X-ray 광선이 나오게 되는데 이때 피검자는 환자운반카와 같은 테이블 위에 약 20~40분 동안 움직이지 말고 누워있어야 합니다. 가격이 저렴하고, MRI를 사용하기 어려운 폐쇄공포증 환자에게도 적용할 수 있는 장점이 있으나 방사능에 노출된다는 위험성이 있습니다.

2. 자기공명영상(MRI)

자기공명영상은 물체의 외부에 강력한 자장을 걸어서 수소원자핵을 공명시키다가 이를 갑자기 순간적으로 끊었을 때 발생되는, 수소원자핵에서의 미세한 신호를 받아서 시각적 이미지로 변환시킨 것입니다. MRI는 백질/회백질의 해상력이 매우 높아 CT보다 미세한 조직을 볼 수 있고, 3차원 상에서 어떤 각도에서든 단면 이미지를 생성할 수 있습니다. 뇌구조의 크기와 두께를 측정할 수 있을 뿐만 아니라 혈류 양상과 부종 같은 조직 변화들을 확인할 수 있으며, 자기공명기술이 계속해서 발달하여 생리현상을 밝히는 뇌기능 검사에도 활용할 수 있게 되었습니다. 주의력결핍-과잉행동장애의 MRI 연구에서는 기저핵의 이상과 전전두엽과 시상의 체적 감소 및 소뇌 구조의 이상이 일관되게 보고되고 있습니다. 또한 조현병 환자는 대뇌피질 두께가 7% 정도 감소되어 있는 것으로 보고됩니다. MRI는 45분 정도 소요되는데 작고 폐쇄된 방에 움직이지 않고 누워 있어야 합니다. 폐쇄공포증이 있거나 불안이 높은 사람은 검사 전에 진정이 필요하며, 심박동기아 금속성 임플란트를 부착하고 있는 경우는 사용할 수 없습니다.

3. 양자방출전산화단층촬영(PET), 단층광자방출전산화단층촬영(SPECT)

양자방출전산화단층촬영이나 단일광자방출전산화단층촬영과 같은 더욱 발전된 영상법은 뇌의 기능을 검사하기 위해 사용됩니다. PET와 SPECT는 기술적인 원칙이나 적용범위, 사용방법 등이 매우 유사하나, 사용하는 동위원소의 종류가 다르고 PET가 두 개의 광자를 동시에 감지하는 반면, SPECT는 단일 광자만을 감지하는 점이 다릅니다. 방사성 동위원소가 혈액에 주입되고, 감지기를 통해 방출되는 광전자를 여러 방향에서 계수화하고 이를 대형 컴퓨터가 3차원 영상으로 재구성하여 영상화시키게 되는 것입니다. 피검자는 검사자가 지시하는 것에 따라 인지적 활동을 하게 하면서 뇌에서 이러한 물지르이 흐름을 모니터합니다. PET는 2~3시간이 소요되고, 해상력이 CT, MRI보다는 떨어지지만 SPECT보다는 더 명료하고 세밀한 영상을 제공해줍니다. 또한 SPECT에 비해 다양한 종류의 동위원소와 추적물질이 있어 다양한 뇌 생리 현상을 알 수 있으며 해부학적 변화가 생기기 이전에 발생하는 다양한 생물학적 기능변화도 파악할 수 있는 장점이 있습니다. 반면 가격이 비싸고 반복 검사도 용이하지 않다는 단점이 있습니다. PET와 SPECT는 일차적으로는 정신질환자의 진단과 치료보다는 연구를 위해 사용됩니다. 정신질환이 결국 뇌의 기능 장애에서 초래되었을 가능성이 높기 때문에 뇌의 기능적 검사는 정신건강의 검사와 연구에서 중요해지고 있습니다. 그러나 PET와 SPECT는 인공적인 방사능 물질을 주입하는 침습적인 방법이라는 점에서 윤리적인문제가 제기됩니다.

4. 기능성 자기공명영상(fMRI)

기능성 자기공명영상은 PET나 SPECT보다 시간적, 공간적 해상도가 뛰어난 검사법으로써, 이는 뇌기능에 수반되는 뇌 혈류, 뇌의 혈류용적과 부분적인 혈중 산소농도의 변화를 자기공명을 이용하여 영상화하는 기법입니다.

5. 자기분광법(MRS)

자기분광법은 수소이외의 다른 원자에 대해서도 조직별 특성을 이용하여 뇌의 특정 부위에서 특정 분자들을 구분하여 생체 내에서 정량화하는 핵자기 공명 스펙트럼 분석입니다. 비침습적이고 방사능 노출이 없으며, 생화학적 증거를 제시해 준다는 장점이 있으나, 인지 과제를 사용한 뇌 활성화 연구에서 요구되는 순간적인 생화학 변화는 감지하지 못하는 등의 단점이 있습니다.

6. 뇌전기활동지도(BEAM)

뇌전기활동지도는 섬광이나 갑작스런 소리와 같은 특정 자극, 또는 특정 신적 업무에 의해 유발된 뇌의 전기적 활동을 기록한 뇌파검사(EEG)로부터의 데이터를 CT의 기술로 표현합니다. 이는 뇌의 활동과 기능, 주로 표면부분의 뇌의 넓은 영역의 누적된 활동을 나타내는데, 병소 부위의 뇌 활동은 주로 방해받은 상태로 나타나게 됩니다.