대 한 방 사 선 의 학 회 지 1993 ; 29 (6) : 1134~ 1 139 Journal of Korean Radiologica l Society, November, 1993

두개골과 경추 골수의 자기공명영상의 신호강도 분λ

고신대학교 의과대학 진단방사선과학교실

김종 민 ·조영 덕 ·허진도·김소선

- Abstract-

Assessement of MR Signal Intensity of Cranium and Cervical Spine Bone Marrow

Jong Min Kim , M.D., Young Duk Joh, M.D., Jin Do Huh, M.D., 80 8un Kim, M.D.

Department 0/ Diagnostic Radiology, Kosiη M edical College

The components of bore marrow change dramatically during lifetime. To evaluate the bone marrow of cra­

nium and upper cervical spine , the authors retrospectively evaluated 300 examinations of cranium and the sec­

ond cervical bone in patients without known bone marrow abnorm떠ity. T1 -weighted images were used to ana­

lyze the changes of lone marrow signal intensity according to the age and sex.

The signal intensity of bone marrow of cranium increased most rapidly from birth to age of 10 years. Be­

tween 11 and 20 years of age , gradual increase of signal intensity was noted . There was minimal augment of

signal intensity after age of 20 years. The examination of signal intensity of bone marrow of the cranium re­

vealed slightly higher score in male than in female . The synchondrosis of the second cervical vertebra was visi­

ble in 97%. These results may be useful in the detection of abnormal bone marrow signal of cranium and

upper cervical spine.

Index W ords: Brain, MR studies 13 .1214

Spine, MR studies 336.1214

Bone marrow, MR studies 40.1214

Bone, growth and development 40.92

서 론

자기공명영상(이하 MRI로 함)은 인체에 특별한 해가

없이 골수의 상태를 관찰할 수 있는 방법으로서 이미 널

리 쓰여왔다. 골수는 조직학적으로 주로 조혈세포로 구성

되어 있는 적골수 (red marrow)와 주로 지방세포로 구성

되 는 황골수(yellow marrow) 로 나뉘는데 태생기와 출

생시에는 모두 적골수로 되어 있지만 사춘기， ‘ 청년기를

거치면서 적골수 대부분이 지방세포로 대치되어 황골수로

된다(1) . MRI의 신호강도에 기여하는 요인 중 대부분을

차지하는 것이 골수의 지방성분이며 이는 나이， 해부학적

부위등에 의해서 차이를 보이며 또한 여러가지 병적인 상

태에서 골수 신호강도가 변화될 수 있다(2- 1 2) . MRI를

이용하여 골의 형태학적인 변화가 일어나기전에 신호강도

의 변화들을 찾을 수 있고 다른 검사 방법보다 병변을 가

장 빨리 발견할 수 있다(에 .

이에 저자들은 MRI를 이용하여 정상에서 나이， 성별，

부위에 따른 전두골 (frontall , 후두골(occipita l) , 경사골

(c1 ivus) 등 두개골과 척추중에서 제2경추의 추체 (verte­

bral body)와 치상돌기 (odontoid process)등의 골수 신

이 논문은 1993년 6월 21일 접수하여 1993년 8월 6일에 채택되었음.

- 1134 -

호강도의 차이를 알아보아 병변시 이를 진단하는데 도움

이 되고자 하였다. 아울러 경사대와 제2경추에 보이는 골

수내의 연골결합(synchondrosis) 을 나이， 성별에 따라

어떻게 나타나 보이는지 살펴 보았다.

대상 및 방법

고신 의료원 진단방사선과에서 MRI를 시행한 환자중

골수에 이상 소견이 없는 300명을 대상으로 하였으며， 이

들의 연령분포는 1세부터 80세까지였고 남자와 여자가

각 각 160명 ， 140명 이 었 다 (Tab l e 1) . 사 용 기 기 는 1

OTesla 초전도 자기공명영상 단층촬영 기 (Schmazdu ，

]apan) 를 사용하였고 스캔방법으로는 반복시간(TR)/에

코 시 간 (TE) 을 500msec/ 25rnsec 인 Tl 강 조 영 상 과，

TR/TE를 180msec/25rnsec로 하고 Flip angle을 120

도를 사용한 flip back spine echo techni que을 이 용한

영상을 동시에 혹은 각각 얻었다. Field of view는 250

mrn, matrix number는 256X 256, number of excita­

tion 은 1- 3회， thickness/ Gap 은 10rnrn/ 2mrn , irnag­

ing plane은 정중시상면 (rnidsagitta l p lane) 으로 하였

다. 대상 골수로는 전두골， 후두골， 경사대등 두개골 그

리고 제 2경추의 추체와 치상돌기등이었고 두개골중 두정

골 (parieta l bone) 은 시상몽합 (sagi tta l su ture)으로 인

한 partial volurne averaging등으로 일정하지 않게 나

타났으므로 분석 대상에서 제외시켰다. 이들에 대한 골수

신호강도 비교를 위해서 저자들은 정중시상면에서 보이는

몇가지 구조물(뇌척수액， 대뇌피질， 뇌량， 지방등)을 기

준으로 밝기 에 따라 임 의 로 7등급을 나눠서 각각 300명

Table 1. Distriburion of Age and Sex of the 300 Pa­tIents

Age Male Fernale Total

< 1 3 3 6

1- 10 12 8 20

11-20 20 13 33

21-30 17 19 36

31-40 33 31 64

41-50 40 23 63

51 - 60 22 31 53

61-70 12 9 21

71-80 3 4

Total 160 140 300

김종민 외 : 두개골과 경추 골수의 자기공명영상의 신호강도

에서 채점하였다(Fig.l)

그리고 이 들 측정 대상 골수중에 연골결합(synchon­

drosi s) 이 경사대 의 후두골기 저 (basioccipita I) 결합 부

위와， 제 2경추의 추체와 치상돌기 사이의 결합 부위에서

관찰할 수 있었고 이들 두부분 연골결합의 나이와 성별

에 따른 변화를 살펴 보았다. 또한 치상돌기의 골수 신호

강도가 다른 골수들에 비하여 유달리 낮게 나타났는데 그

원인을 알기 위해서는 8mrn의 두께로 시상변， 관상면，

횡단변으로 Tl 강조영상을 얻어서 관찰하였다. 사진 판

독은 두사람의 방사선과 의사가 연령， 성별， 부위에 따라

각각 비교， 분석하고 이를 종합하였으며 SPSS PC를 사

Fig. 1. Grading of signal intensity of bone marrow of craniurn and upper cervical spine on Tl weighted sagittal irnage Grade 1 : Signal intensity of cerebral spin띠 fluid

(rnarked by “ 1 ") Grade 2 : Signal intensity between grade 1 and

grade 3 Grade 3 : Signal intensity of gray rnatter(cerebral

cortex rnarked by "3") Grade 4 : Signal intensity between grade 3 and

grade 5 Grade 5 : Signal intensity of white rnatter(corpus

callosurn rnarked by “ 5") Grade 6 : Signal intensity between grade 5 and

grade 7 Grade 7: Signal intensity of fat(subcutaneous fat

rnarked by “ 7")

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대한방사선의학회지 1993; 29 (6) : 1134~11 39

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Fig. 2. Change of Signal Intensity of Bone Marrow according to Age

a b

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a …~ 5

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Fig. 4. Comparison of Signal Intensity of Bone Mar­row between Male and Female

Fig. 3. a,b. Midsagittal Tl weight­ed images of bone marrow of cra­nium and upper cervical spine: aging process of bone marrow from hematopoietic marrow to fatty marrow a. 6 -month - iold female. Hematopoietic marrow of all low signal intensity is seen in the fron­tal , occipital, clivus , body and odontoid of second cervical verte­bra. The synchondrosis of clivus shows high signal intensity in con­trast to lower intensity of clivus it­self(arrow). b. 31 -year-이d male. Fatty marrow of high signal intensity is visible in the frontal , occipital and clivus ar­eas. Signal intensity of the second vertebral body reveals less higher than those of cranial bones(double

arrowhead). Bone marrow of odontoid process reveals low signal intensity(arrowhead).

용하여 통계처리 하였다.

?예 끼 L ε:: -1

300명을 대상으로 Fig.1의 등급을 이용하여 대상 골수

들의 부위별로 신호강도의 평균을 나이에 따라 구하였고

이를 그래프로 나타내었다(Fig. 2) .

전두골， 후두골， 경사대등 두개골의 신호강도는 출생후

모두 비슷한 강도를 보이면서 나이가 증가함에 따라 함께

증가하는 것을 알 수 있었는데 특히 생후 10세까지가 가

장 급격한 증가를 보이고， 11세부터 20세까지는 완만한

증가를 나타내고 21세부터 60세까지 거의 변화를 보이지

않지만 61세 이후 점차 신호강도가 증가되는 양상을 보여

주고있다.

제 2경추 추체의 신호강도는 출생후 10세까지 가장 급

격히 증가하고 이후는 완만한 증가를 보이지만 두개골

에 비하여 증가되는 정도가 현저히 감소되었으며， 치상돌

기의 경우 나이에 상관없이 거의 변화하지 않고 계속해서

낮게 나타나는 것을 관찰할 수 있었다. 또한 출생직후 두

개골과 제 2경추 모두가 다같이 비슷한 정도의 신호강도

를 나타내 보이다가 나이가 틀어감에 따라 전두골， 후두

골， 경사대등 두개골과 제 2경추의 추체와 치상돌기의 강

도가 서로 점차 격차를 보였다 (Fig.2 ， 3) .

또한 나이 전체를 통한 대상 골수들의 신호강도의 차이

를 저자들의 등급 기준 (Fig . 1)으로 전두골， 후두골， 경

1136 -

김종민 외 . 두개골과 경추 골수의 자기공명영상의 신호강도

a b

Fig. 5. a,b. Midsagittal Tl weight­ed images of cranium and upper cervical spine ;Synchondroses of cli­vus and the second cervical spine a. 29 - year - old male. The synchondrosis of clivus is seen as a low intensity line at upper one third of clivus(black arrow). The synchondrosis of the second cervi­cal spine is visible between verte­bral body and odontoid process as a low intensity linear band(white arrow). b. 45 - year - old male. The synchondrosis of clivus is invisible in this age of 45 years, but the synchondrosis of the second cervi­C띠 spine is visible.

Fig. 6. a,b. Signal intensity of odontoid process of the second cervical spine on T1 weighted image with 10mm slice thickness a. Midsagittal view reveals low sig nal intensity of odontoid process (white arrow) in contrast to high intensity of the second vertebral

‘ body(open arrow). b. Axial view through the odon­toid demonstrates short transverse diameter of it comparing to the long anteroposterior dimension

.. (white arrow)

a

사대， 제 2경추 추체， 치상돌기가 각각 6. 16, 5. 91, 6.

29, 4. 51, 3. 27을 나타 내었다 (Fig.4 참조) .

남녀간의 비교에 있어서， 두개골인 전두골， 후두골， 경

사대경우 거의 전체 나이를 통해서 남자가 여자보다 약간

높은 신호강도를 나타내었다 (p<O.05) (Fig. 4)

저11 2경추의 추체의 경우 여자가 오히려 약간 더 높은 강

도를 보였으나 통계적인 의미는 없었고 (p> O.05) ， 치상돌

기에서는 여자가 의미있게 높게 나타났다(p<O.05) .

그리고 경사대와 제 2경추에서 관찰할 수 있는 연골결합

에 대한 나이와 성별에 따른 변화를 살펴본 결과， 제 2경

추의 경우 연골결합이 나이에 관계없이 대부분인 292명

(97%) 에서 관찰되었고， 경사대의 연골결합이 보이는 경

우가 69명 (23%) 이 며 보이 지 않는 경 우가 231명 (77%) 이

고 평균 나이가 각각 24세， 42세로 나타났으며 나이가 많

아질수록 관찰이 안되는 것을 알 수 있었다 (p<O.Ol) (Fig

5) .

고 *~ E근

골수는 조직학적으로 적골수와 황골수로 나뉘는데，

MRI에서 이들 골수의 신호강도에 관여하는 주요 요소로

서 황골수는 물론이고 적골수에 있어서도 지방 성분이 기

여한다 (2). 또한 이들 골수 구성 성분은 나이， 해부학적

인 부위 그리고 비정상적인 병변등에 의해서 변화하게 되

는데 이처럼 비정상적으로 골수 신호강도가 변화될 수 있

는 요인을 살펴보면 백혈병， 임파종， 전이성 종양， 골육

종과 유영육종등 원발성 골종양， 다발성 골수종， 골수염，

화학요법 혹은 방사선 치료후， 허혈괴사， 골수 경색증，

겸상 적혈구성 빈혈， 재생불량성 빈혈， 잠재성 골내 골절

등이 있다(2 - 12) . 그러므로 골수에 대한 MRI를 분석함

에 있어서 나이， 부위에 따른 정상적인 소견을 이해하는

펴

대한방사선의학회지 1993; 29(6) : 1 134~1139

것이 골수의 병변시 이를 진단하는데 필수적인 선행조건

이라 하겠다.

Okada등 (3) 은 238명의 25세 이하의 환자를 대상으로

두개골의 정상 골수 신호강도를 T1강조영상으로 사용하

여 경사대와 두개골을 대상으로 다음과 같은 세가지의 등

급으로 나누어 조사하였다. 거의 근육과 비슷한 정도로

일정하게 낮은 신호강도를 보이는 경우는 1등급， 낮고 높

은 신호의 혼합된 강도를 보이는 경우는 2등급， 그리고

피하지방과 비슷하게 균일하면서 높은 신호강도를 3등급

으로 각각 정하였고， 주변 구조물과 부분용적 평균 (par ­

tial volume averaging) 을 줄이기 위하여 경사대의 경

우는 정중시상면을 대상으로 하였다_ 1세이전에서는 대부

분 1등급이었고 학령전기에서는 1등급을 가진 환자의 숫

자가 급격히 감소하고 2등급을 나타내는 환자가 점차 증

가하였다_ 7세 이후가 되면 l릉급은 경사대와 두개골 모

두에서 관찰되지 않았다. 그런데 백혈병， 겸상 적혈구성

빈혈， 골육종 그리고 전이성 종양등 병변에서는 골수 신

호강도가 1, 2등급으로 변하여 영아와 어린이에서 정상

과 비정상의 골수 소견을 분석하는데 도움이 되 었다고 했

다. 또한 남녀간의 비교에 있어서 경사대의 경우 전 나이

에 걸쳐 차이가 없었고 전두골， 두정골， 후두골 경우 10

세부터 19세 사이에서는 남자가 높은 신호강도를 보였고

(p<0.05) 다른 연령에서는 통계학적인 차이가 없었다 하

며 이를 골수의 지방성분 증가가 여자에서 더 늦게 야기

되기 때문으로 설명하였다.

Dooms등 ( 4) 은 2 1 2명의 남녀를 대상으로 요추골수를

나이와 성별에 대한 Tl, T 2 이완시간을 세 그룹의 나이

를 기준으로 측정하였는데， 나이의 증가에 따라 T1 , T2

이완 시간은 통계학적으로 의미있게 점차 감소하였고(여

자에서 T2이완 시간은 제외) , 성별차이로서 1- 10세，

21- 40세의 두 그룹에서는 차이가 없고 51세 이상의 그

룹에서는 Tl, T2이완 시간이 모두 여자에서 남자보다 길

었다.

Volger등 (2) 은 척추골수에 대한 연구에서 40세 이전에

서는 T1 , T2가 남녀차이 없이 비슷하고， 50세 이후 여자

에서 Tl, T2가 약간 높게 나타났다.

저자들의 결과， T1강조영상에서 나이의 증가에 따른

두개골과 제 2경추추체에서는 신호강도의 증가 양상이

Okada등의 경우에서와 유사한 결과(치상돌기는 제외)를

보였으나， 남녀간의 차이에 있어서는 거의 전 나이에 걸

쳐서 남자에서 여자보다 더 높은 신호강도를 보여서 10세

에서 19세 사이에서만 남자에서 높은 신호강도를 보이고

나머지 연령층 (20-25세)에서는 통계적 의미가 없었다고

한 Okada등의 결과와는 다소 상이한 결과를 나타내었

다. 이는 MRI의 기종， 자장의 세기 (Tesla) ， 이완시간，

두께， 기타 여러 요인이 함께 기여하겠지만 특히 골수 신

호강도의 등급을 나누는 기준이 저자들간에 서로 차이가

있음으로 정확한 비교가 힘들겠다.

한편 각개인에서의 대상 골수 사이의 신호 강도 차이

는， 전체 나이를 통한 신호강도의 차이가 저자들의 기준

(Fig. 1)으로 전두골， 후두골， 경사대， 제 2경추 추체， 치

상돌기에서 각각 6. 16, 5. 91, 6. 29, 4. 51, 3. 27을 나타

내어 두경부와 경추부의 신호 강도는 뚜렷한 차이를 보였

다(Fig . 4 참조) . 특히 머리 부분에서는 신호 강도의 밝

기가 경사대， 전두골， 후두골의 순서였으나 이들 골수 상

호간의 차이는 식별하기 힘들 정도의 근소한 정도 였고

특히 경사대와 전두골은 매우 유사한 신호 강도를 보였

다.

또한 치상돌기의 경우 저자들의 관찰 결과 정중시상면

에서 나이에 무관하게 신호강도가 저하되어 나타났는데

이 에 대 해 Modic 은 partial volume averaging 으 로

설명했다(13) . 이에 대하여 구체적으로 알아보기 위하여

저자들이 4명의 정상인에서 치상돌기를 중심으로 시상변，

관상변， 횡단변을 이용하여 관찰한 결과 치상돌기 골수의

횡단 거리가 4-8mm(평균 5. 75mm) 이어서 10mm를 두

께로하는 시상면의 스캔에서 partial volume averag­

ing이 신호강도를 낮추는 작용을 하는 것으로 생각되었고

그외에 시상면이 정중앙에서 벗어나는 요인을 더할수 있

을 것이다(Fig. 6) .

경사대와‘제 2경추의 연골결합은， 단순 X선 촬영， CT

등에서는 보이지 않는 부분으로 MRI에서만 관찰 가능한

특징적인 소견이라 할 수 있는데， 특히 제 2경추의 경우

MRI 판독상 골절과 감멸을 요하기 때문에 이에 대한 이

해가 필요하다. 제 2경추의 연골결합은 앞뒤 거리가 5-7

mm로서 치상돌기의 기저 부분 골수 앞뒤 거리의 약 1/ 2

내지 3/4를 차지하며 치상돌기와 제 2경추 추체를 양분

하지만 골수의 가장 앞뒤까지 관철되지 않고 가운데 부분

만 존재하여 Tl강조영상에서 낮은 신호강도를 보인다.

또한 높이는 2-3mm되어 전제적으로 가늘고 긴 막대 모

양이다 (Fig.5) 발생학적으로 치상돌기는 제 1경추의 추

체에서부터 유래되어 발달하면서 제 1경추와 분리되어 제

2경추와 융합하게 되는데 이때 연골결합이 치상돌기와 제

2경추사이에 존재하게 된다. 저자들의 관찰에서는 300명

중에서 292 ( 97%)에서 관찰되어 이 는 나이에 관계없이

평생 지속되는 것으로 나타났다. Kaiser등은 이 연골결

합이 대개 소아에서 발생하여 정상적으로 사춘기를 지나

면 사라지고 성인에서는 거의 관찰하기 힘들다고 하여，

저자들의 결과와는 상당한 차이를 보였다. 경사대의 경우

1138 -

는 이와는 달리 어린 나이에 많이 보이다가 나이가 많아

질수록 점차 보이지 않는 소견을 나타 냈다 (p< O . O l)

이상에서， T1강조영상에서 출생직후 두개골과 경추의

골수신호강도가 모두 비슷하지만 나이에 따라 경추에 비

하여 특히 두개골의 신호강도가 증가하고 제 2경추의 치

상돌기는 대부분에서 평생 비슷한정도로 낮은 신호강도를

나타내며， 경사대의 연골결합이 나이가 증가하면서 관찰

율이 저하되지만 제 2경추의 연골결합은 나이에 관계없이

거의 항상 보이는 경향을 나타냈다. 이러한 정상 골수의

신호강도를 이해함으로써 골수의 병변을 진단하는데 도움

이 될 수 있을 것으로 생각한다.

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