신경영상의 역사

History of neuroimaging

신경영상(neuroimaging)은 의사와 연구자가 환자의 신체나 뇌의 내부 기능을 사진으로 찍을 수 있도록 하는 의료 기술입니다. 활동량이 증가된 부위, 혈류량이 많거나 적은 부위, 환자의 뇌/신체 구조 및 특정 이상을 보여줄 수 있습니다. 신경영상은 종양, 암 또는 막힌 동맥과 같은 특정 질병이나 선천적 결함의 특정 위치를 찾는 데 가장 많이 사용됩니다. 신경영상은 1880년대에 인간의 순환 균형을 발명하면서 의학 기술로 처음 등장했고 그 이후로 엑스레이, 공기심실조영술, 뇌혈관조영술, PET/SPECT 스캔, 자기뇌조영술, 제논 CT 스캔과 같은 다른 발명으로 이어졌습니다.

신경영상기법

인체순환균형

안젤로 모소의 '인체순환 밸런스'.

정신 활동 중 뇌로 가는 혈류량을 측정하는 비침습적인 방법이 바로 '인체순환균형'이었습니다.[1] 이 기술은 환자를 전체가 지지하는 테이블에 배치하여 활동 수준에 따라 테이블이 흔들릴 수 있도록 함으로써 작동했습니다. 환자가 인지적으로 더 복잡한 자극에 노출되면 테이블이 머리 쪽으로 흔들릴 것입니다.[1] 안젤로 모소가 1882년에 발명한 '인간의 순환 균형'은 신경영상의 최초의 기술이라고 일컬어지며 모소가 가장 잘 알려진 것입니다.[2][3]

엑스레이를 만든 빌헬름 뢴트겐입니다

엑스레이

1895년 빌헬름 뢴트겐은 X-ray로 더 잘 알려진 최초의 방사선 사진을 개발했습니다.[4] 1901년에 뢴트겐은 그의 발견으로 노벨 평화상을 수상했습니다. 출시 직후 엑스레이 기계는 전 세계적으로 의학 분야에서 제조되어 사용되고 있었습니다.[5] 그러나 이는 신경영상학 발전의 첫 단계에 불과했습니다. 뇌는 거의 전적으로 방사선 불투과성이 아닌 연조직으로 구성되어 있으며, 이는 일반적이거나 단순한 X선 검사에서 본질적으로 보이지 않는 상태로 남아 있음을 의미합니다. 이것은 예외도 있지만 대부분의 뇌 이상에도 해당됩니다. 예를 들어 석회화된 종양(수막종, 두개인두종 및 일부 유형의 신경교종)을 쉽게 볼 수 있습니다.

공기심실조영술

이에 대처하기 위해 1918년 신경외과 의사 월터 댄디는 공기심실조영술이라는 기술을 개발했습니다. 이 방법은 뇌의 심실 시스템을 더 잘 촬영하기 위해 여과된 공기를 직접 측면 심실에 주입했습니다.[4] 국소 마취제 덕분에 고통스러운 시술은 아니었지만 상당히 위험했습니다. 출혈, 심한 감염, 신내압의 극심한 변화 등이 시술에 위협이 되었습니다. 그럼에도 불구하고 댄디는 거기서 멈추지 않았습니다. 1919년, 그는 뇌의 전기적인 활동을 기록하기 위해 사용되는 의료 절차인 뇌조영술을 발견하기 시작했습니다.[6] 이 방법은 뇌의 전기 신호를 감지하고 측정하는 센서를 뇌에 부착하는 것이었습니다. 그런 다음 이 신호를 시각적으로 변환하여 뇌의 활동 패턴을 보여줍니다. 이러한 초기 발전으로 신경 영상은 뇌전증, 뇌 손상 및 수면 장애와 같은 상태를 진단하는 데 사용되기 시작했습니다. 현대 신경 영상의 발전 과정에서 언젠가 추가될 뇌 기능에 대한 귀중한 정보를 제공합니다.

뇌혈관조영술

뇌혈관 조영술에서 척추 기저부와 후뇌 순환의 횡돌기가 관찰됩니다.

1927년 도입된 뇌혈관 조영술은 종양이나 경동맥 내부 폐색과 같은 뇌의 이상을 의사가 정확하게 감지하고 진단할 수 있게 했습니다. 뇌혈관조영술의 발명가인 Egas Moniz는 1년 동안 25%의 요오드화나트륨으로 구성된 용액이 환자에게 가장 안전하다는 것을 발견하기 전에 동맥에 주입된 다양한 염료 용액 비율로 실험을 했습니다. 또한 뇌 내 혈관과 동맥의 시각화에 가장 효과적입니다.[7]

PET/SPEC 스캔

성인 여성의 전신 PET 스캔입니다.

양전자 방출 단층 촬영 또는 PET 스캔은 신체에서 활동성이 높은 영역을 보여주는 스캔입니다. 그 방법은 환자가 먼저 손이나 팔에 주사를 통해 방사성 물질(트레이서라고 함)을 투여받는 것입니다. 그리고 나서 추적자는 몸을 순환하며 포도당과 같이 대사 과정에서 기관이나 조직이 생산하는 특정 물질에 붙습니다. 그 결과, 양전자가 생성되고, 그 양전자는 PET 카메라에 의해 스캔됩니다. 스캔이 끝나면 컴퓨터는 장기나 조직 내에서 발생하는 활동의 2D 또는 3D 이미지를 생성합니다.[8] PET 스캔에 대한 아이디어는 1950년대에 William Sweet에 의해 처음 제안되었지만, 최초의 전신 PET 스캐너는 Michael Phelp에 의해 1974년까지 실제로 개발되지 않았습니다.[9]

마찬가지로 단일 광자 방출 컴퓨터 단층 촬영 스캔(SPECT 스캔)은 환자 내 추적기를 스캔하여 작동하기도 합니다. 그러나 차이점은 SPECT가 PET가 스캔하는 양전자가 아닌 추적자가 부착된 곳에서 감마선을 직접 스캔한다는 것입니다. 따라서, SPECT 스캔이 생성하는 이미지는 PET 스캔에 의해 생성되는 이미지만큼 명확하지 않지만, 일반적으로 수행하기에 더 저렴한 절차입니다.[10] SPECT는 1950년대에 David Kuhl에 의해 개발되었습니다. Kuhl은 또한 PET 스캔으로 이어질 수 있는 기반을 마련하는 데 도움을 주었습니다.[11]

자기뇌파법

환자가 있는 MEG 장치.

자기뇌전도(MEG)는 세포를 통해 이동하는 전기적으로 대전된 이온의 큰 그룹을 감지하여 뇌의 활동 영역을 찾는 기술입니다.[12] 원래 1970년대 초 물리학자 데이비드 코헨(David Cohen)이 비침습적 시술로 개발했습니다.[13] 비침습적이기 위해 MEG는 환자가 머리를 안에 넣고 켜지면 뇌에서 나오는 전자기 펄스를 읽을 수 있는 거대한 헬멧처럼 설계되었습니다. 이후 1972년 코헨은 뇌의 이온과 자기장의 극도로 작은 변화를 감지할 수 있는 능력을 MEG에 부여한 SQUID(초전도 양자 간섭 장치)를 발명했습니다.[14]

제논 CT 스캔

최초의 CT 스캐너 발명가 고드프리 하운스필드

제논 컴퓨터 단층 촬영은 뇌의 부위로 혈액의 흐름을 보여주는 현대적인 스캔 기술입니다. 스캔은 환자에게 조영제인 크세논 가스를 들이마시게 하여 뇌의 모든 영역에 일관되고 충분한 혈류량을 검사하여 혈류량이 높은 영역과 낮은 영역을 보여줍니다. 컴퓨터 단층 촬영의 개발 과정에서 많은 시험 스캔과 테스트가 실행되었지만, 영국의 생의학 엔지니어 고드프리 하운스필드(Godfrey Hounsfield)는 이 기술의 창시자이며 1967년에 최초의 CT 스캐너를 발명하여 1979년 노벨상을 수상했습니다. 하지만, 미국에서 스캐너의 채택은 6년 후인 1973년에야 이루어졌습니다. 그럼에도 불구하고 CT 스캐너는 이미 이전에 주목할 만한 명성과 인기를 얻고 있었습니다.

자기공명영상

CT 초기 개발 직후 자기공명영상(MRI 또는 MR 스캔)이 개발되었습니다. MRI는 머리가 강한 자기장에 놓였을 때 양성자가 만들어내는 신호의 변화를 이온화나 X선을 이용하는 것이 아니라 체내에서 생성되는 신호의 변화를 이용합니다. 인체에 이 기본 기술을 초기에 적용한 것과 관련하여 잭슨(1968년), 다마디안(1972년), 아베와 폴 라우터부르(1973년)의 이름이 있습니다. 라우터부르와 피터 맨스필드 경은 MRI에 관한 발견으로 2003년 노벨 생리학·의학상을 수상했습니다. 처음에는 MRI의 도입으로 구조적 영상이 기능적 영상보다 더 많은 이익을 얻었습니다. 1980년대에 기술적 개선과 진단 MR 응용이 실제로 폭발적으로 증가했습니다. 신경계 티로조차도 불과 10~20년 전에는 살아있는 사람에게서는 이해하기 어렵거나 증명할 수 없었을 뇌병리를 진단할 수 있게 해주는 것입니다.[15]

참고문헌

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메모들

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  3. ^ Lankford, Harvey V. (September 2015). "Dull Brains, Mountaineers, and Mosso: Hypoxic Words from on High". ResearchGate. Retrieved 11 October 2023.
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  6. ^ Shorvon, Simon D. (March 2009). "A history of neuroimaging in epilepsy 1909–2009". Epilepsia. 50 (s3): 39–49. doi:10.1111/j.1528-1167.2009.02038.x. ISSN 0013-9580.
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