뇌내출혈(ICH)의 시간 경과에 따른 MR 신호 강도(T1WI & T2WI) 변화에 대하여 알아본다

1. 뇌내출혈(ICH)의 시간 경과에 따른 MR 신호 강도 변화에 대한 개요  

뇌내출혈(Intracerebral Hemorrhage, ICH)은 혈관 파열로 인해 뇌 실질 내에 혈액이 고이는 현상이다. 뇌출혈의 진행 과정에서 헤모글로빈(Hb)의 생화학적 변화가 일어나며, 이는 자기공명영상(MRI)에서 시간 경과에 따라 신호 강도의 변화를 초래한다. 특히, T1 강조영상(T1WI), T2 강조영상(T2WI)에서의 변화는 병변의 시기를 평가하는 중요한 기준이 된다. 본 글에서는 초급성, 급성, 아급성, 만성 단계에서 헤모글로빈의 변화를 분석하고, 이를 MRI 신호 강도의 변화와 연관하여 설명한다.

2. 뇌내출혈의 원인

 

 

 

ICH의 원인은 외상(Trauma)을 제외하면 고혈압이 가장 많으며, 그 외의 원인으로는 동정맥기형(AVM), 모야모야병(Moyamoya disease) 등이 있다.

고혈압성 출혈인 경우 발생빈도가 높은 부위는 대뇌기저핵〔Basal ganglia : 특히 피각(Putamen)〕과 외포(Extenal capsule), 시상(Thalamus), 뇌교(Pons), 소뇌〔Cerebellum : 특히 치상핵(Dentate nucleus)〕 등이다.

뇌 CT(Brain CT)에서의 급성출혈은 대부분 뇌실질과 비교하여 고음영(High density)으로 나타나고 시간이 지남에 따라 음영이 감소(Low density)한다.

그러나 뇌 MRI(Brain MRI)에서는 출혈 후 시간 경과에 따라 혈액성분, 특히 헤모글로빈(Hb)의 화학적 상태변화와 혈종(Hematoma)의 물리적 변화에 따라 신호강도의 변화가 생긴다.

3. 뇌내출혈(ICH)의 시간 경과에 따른 MR 신호 강도 변화표

시기	헤모글로빈 형태	T1WI	T2WI
초급성기( 0 ~ 6시간 )	Oxyhemoglobin	저신호	고신호
급성기( 6시간 ~ 3일 )	Deoxyhemoglobin	저신호	저신호
아급성기(초기) ( 3일 ~ 7일 )	Methemoglobin (세포 내)	고신호	저신호
아급성기(후기) ( 7일 ~ 2주 )	Methemoglobin (세포 외)	고신호	고신호
만성기( 2주 이후 )	Hemosiderin 및 Ferritin	고신호	고신호

 

※ 뇌내출혈이 발생하면 혈액 내 헤모글로빈이 시간이 지남에 따라 분해되면서 산화 및 대사가 일어난다. 이 과정에서 MRI의 신호 강도가 변화하며, 이를 정리하면 다음과 같다.

(1) 초급성기 (Hyperacute, 0 ~ 6시간)

(ａ) 이 환자는 T1WI에서 중등도신호(Isointense)    (ｂ)  T2WI에서 고신호로 보인다

로 보인다                                             

 

※ 초급성기에는 혈관에서 나온 혈액이 여전히 산소를 포함한 상태이며, T2WI에서 물 성분이 많아 상대적으로 밝게 나타나고, T1WI에서는 상대적으로 신호가 낮게 나타난다. 

■ 헤모글로빈 상태: Oxyhemoglobin (산소헤모글로빈)

■ T1WI 신호: 저신호 (Hypointense)

■ T2WI 신호: 고신호 (Hyperintense)

(2) 급성기 (Acute, 6시간 ~ 3일)

(ａ) T1WI에서 저신호로 보인다                              (ｂ) T2WI에서 저신호로 보인다

 

※  초급성기을 지나면, 곧 T1WI와 T2WI 모두에서 검게 나타난다. 급성기에는 산소가 빠져나가면서 탈산소헤모글로빈이 형성된다. 탈산소헤모글로빈은 자기장 불균일성을 증가시키며, 이는 T2WI에서도 신호를 감소시키는 원인이 된다. 따라서 급성기의 출혈 병변은 T1WI와 T2WI 모두에서 저신호로 관찰된다.

■ 헤모글로빈 상태: Deoxyhemoglobin (탈산소헤모글로빈)

■ T1WI 신호: 저신호

■ T2WI 신호: 저신호

(3) 아급성기 (Subacute, 초기: 3일~7일 / 후기: 7일~2주)

※  아급성기의 특징적인 변화는 Methemoglobin의 생성이다. 이 시기(아급성초기)부터 증가하는 혈종(Hemata) 주변의 부종(Edema)으로 T2WI에서 신호가 감소한다. Methemoglobin은 강한 양성자 이동 효과를 가지고 있어 T1WI에서도 신호가 증가하여 밝게 나타난다. 후기 아급성기로 진행되면 세포 외로 방출된 Methemoglobin이 존재하며, 이로 인해 T2WI에서도 신호가 증가한다.

① 초기 아급성기

  (ａ) T1WI에서 고신호로 보인다                                  (ｂ) T2WI에서 저신호로 보인다

■ 헤모글로빈 상태: Methemoglobin (세포 내)

■ T1WI 신호: 고신호

■ T2WI 신호: 저신호

 

② 후기 아급성기

 (ａ) T1WI에서 고신호로 보인다                                  (ｂ) T2WI에서 고신호로 보인다

■ 헤모글로빈 상태: Methemoglobin (세포 외)

■ T1WI 신호: 고신호

■ T2WI 신호: 고신호

(4) 만성기 (Chronic, 2주 이후)

(ａ) T1WI(조영제 사용)에서 고신호로 보인다               (ｂ) T2WI에서 고신호로 보인다

                                                                                       병변 주위의 검은색 띠(Hemosiderin rim)가 보인다

※ 만성기에는 헤모글로빈이 Hemosiderin과 Ferritin으로 분해된다. Hemosiderin은 강한 자기화학적 특성을 가지며, T1WI와 T2WI 모두 고신호로 나타나며, 주변의 부종은 점차 사라진다.

만성기의 혈종은 그 크기가 감소하며 T2WI에서 흰 혈종의 주변에 검은 띠(Hemosiderin rim)가 나타나는데, 이는 Hemosiderin의 철분 때문이다.

■ 헤모글로빈 상태: Hemosiderin 및 Ferritin

■ T1WI 신호: 고신호

■ T2WI 신호: 고신호

4. 결론

뇌내출혈의 시간 경과에 따른 MRI 신호 강도 변화는 헤모글로빈의 생화학적 변화와 밀접한 연관이 있다. 초기에는 Oxyhemoglobin이 존재하여 T2WI에서 밝게 보이지만, 급성기로 진행되면서 탈산소헤모글로빈으로 변화하여 T1WI와 T2WI 모두에서 신호가 감소한다. 이후 Methemoglobin이 생성되면서 아급성기에는 T1WI에서 고신호를 나타내며, 후기 아급성기에는 T2WI에서도 신호가 증가한다. 만성기로 진행되면서 Hemosiderin이 축적되면 T1WI와 T2WI 모두에서 고신호를 보인다.

이러한 MRI 신호 강도의 패턴을 이해하면 뇌내출혈의 시기를 보다 정확하게 평가할 수 있으며, 임상적으로 적절한 치료 방향을 설정하는 데 중요한 역할을 할 수 있으며, 주치의나 MRI를 촬영하는 방사선사도 이러한 뇌내출혈의 T1WI 및 T2WI에서의 영상의 변화를 파악하여 환자를 캐어하는데 좀 더 심혈을 기울일 수 있을 것이라 본다.