자기공명영상

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자기공명영상을 이용하여 촬영한 .
의료 기관의 MRI 스캐너
MRI 스캐너
실시간 심장 MRI

자기 공명 영상 (磁氣共鳴映像, 영어: Magnetic Resonance Imaging, 의학MRI), 또는 핵자기공명 컴퓨터 단층촬영(Nuclear Magnetic Resonance Computed Tomography, NMR-CT)은 영상 기술중 하나로 핵자기공명 원리를 사용한다. 자기장을 발생하는 자기공명 촬영 장치에 인체를 넣고 고주파를 발생시키면 신체의 수소 원자핵공명하게된다. 이때 나오는 신호의 차이를 측정하고 컴퓨터를 통해 재구성하여 영상화시키면 우리가 볼 수 있는 자기 공명 영상이 된다.

자기 공명 영상은 X선을 사용해 인체에 유해한 X선 컴퓨터 단층 촬영 (CT)과 달리 신체에 무해하다는 게 특징이다. 또한 CT가 횡단면 영상이 주가되는 반면 MRI는 방향에 자유롭다. MRI를 이용하면 혈액의 산소함유량을 측정할 수 있고, 이를 통해 뇌속의 혈류에 관한 정보를 얻을 수 있다.

개요[편집]

NMR-CT(핵자기공명 단층 촬영 기술)은 체내의 병변(종양 등)의 위치를 분명히 밝힐 뿐만 아니라, 그것이 과 같은 악성(惡性)인지 아닌지까지 밝혀 낼 수 있는 진단 장치이다. CT는 뇌, 내장 등 인체의 기관을 10mm 간격으로 그 단면을 촬영하여 영상화(映像化)한다.

역사[편집]

의학 영상 기술의 시초는 1972년 X선을 이용한 X선 단층 촬영기으로 볼 수있다. 그 전까지는 2차원 적인 단면만을 볼 수 있었던 영상 기술이 X선 단층 촬영 기법을 통해 3차원으로 볼 수 있게 된 것이다. 이 기술을 시작으로 많은 2세대 영상 기술이 발전하게 되었는데 그중 첫째는 핵의학 부분에서 발전한 동위원소를 이용한 PET(양전자 단층 촬영기)이고 또 다른 것이 핵자기공명 원리를 이용한 MRI이다. 현대에 들어서는 신경 활동을 알아볼 수 있는 뇌기능 영상 (fMRI)이나 확산 텐서 영상 (DTI)과 같은 방법도 발전하였다.

원리[편집]

자기공명영상은 수소 원자핵이 자기장 내에서 자기장과 상호작용하며 특정 주파수의 전자파를 흡수·방출하는 패턴을 측정함으로써 영상을 형성한다. 성인의 경우 체중의 약 70%는 체액(體液)인데, 그 대부분은 물이다. 물의 수소 원자의 원자핵인 양성자는 임의적 방향의 스핀을 가지고 있는데, 강력한 자기장(磁氣場)에 들어가면 수소 원자핵의 스핀 방향이 자기장의 방향을 따라 가지런히 놓이게 된다. 이 상태에서 수직의 방향을 가진 고주파의 전자기 펄스를 걸어주면 수소 원자핵은 전자파의 에너지를 흡수해 자기장의 반대방향으로 스핀을 바꾸게 된다. 그 다음 펄스를 끊으면 역방향 스핀을 가진 수소 원자핵은 원래 상태로 되돌아가는데, 이 때 약한 전자파를 방출한다. 이 전자파를 검출해 전자파가 방출된 수소원자핵의 위치를 추적해 영상화 할 수 있다. 그리고 역방향 스핀을 가진 수소 원자핵이 원래 상태로 되돌아가는 시간(완화 시간)은 스핀의 완화 요인에 따라 'T1'과 'T2' 두 가지 값을 가진다. 수소 원자핵의 스핀이 주변의 수소 원자핵의 스핀과의 상호작용에 의해 완화되는 것을 스핀-스핀 완화라고 하고, 이에 의한 시간 상수를 T2라고 한다. 이와 달리, 스핀이 주변 조직의 격자 구조와의 상호작용에 의해 완화되는 것을 스핀-격자 완화라고 하고, 이 시간 상수를 T1이라고 한다. T1과 T2는 수소 원자핵의 주변 조직에 따라 크게 다르게 나타나는데, 이 완화시간을 평면 화상으로 만드는 것이 자기공명영상이다. 예를 들어 암의 경우 T1 완화시간이 정상 세포보다 길기에, T1 완화시간을 밝기로 나타나면 병변이 주변보다 밝게 나타난다는 점을 이용해 쉽게 진단할 수 있다.

장단점[편집]

자기공명영상은 일반 CT과 비교하여 다음과 같은 장점과 단점이 있다.

장점
  • 방사선의 영향에 대한 우려가 전혀 없다.
  • 일반 CT의 약점(공기가 많은 곳·뼈로 둘러싸인 부분)에 대해서도 효과적이다.
  • 조직이 변형되지 않은 병변(病變)도 찾아낼 수 있다.
  • 병변의 위치뿐만 아니라 성질까지도 알아낼 수 있다.
단점

자기공명영상에도 비용과 시간 측면에서 문제점이 있다.

  • 일반 CT에 비해 진단 시간이 오래 걸린다는 점이다.
  • 현재의 자기공명영상 기술로는 수소 원자의 분포 밖에 알 수 없다. 나트륨, , 탄소 등 다른 원자가 지니는 정보도 병변의 발견, 진단에 유용하므로, 이를 통한 자기공명영상 기술이 연구되고 있다.
  • 자기공명영상 장비를 설치하는데 많은 비용이 들고 강한 자기장을 만들고 유지하는 데에도 많은 비용이 든다.
  • 진단시 소리가 크기 때문에 청력에 문제를 겪는 환자들도 있다.
  • 특정 형태의 금속 보형물이 있는 경우 열 화상을 일으킬 수 있다.[1][2][3]

암 예방 진단[편집]

자기공명영상은 암 진단 및 예방에 큰 진전을 가져왔다. 자기공명영상은 종래 X선 CT로는 뼈에 방해되어 화상을 얻기가 어려웠던 골반(骨盤) 내의 암 등에 대해 위력을 발휘한다. 그리고 종래의 CT로는 조직이 변형하기 시작해야만 비로소 암이라는 것을 알았는데, 이 장치로는 그 이전의 전암 증상(前癌症狀)의 단계에서 진단할 수 있다. 코일을 액체 헬륨으로 냉각해 더 강력한 자기장을 이용하는 초전도(超電導) 자기공명영상은 더욱 좋은 영상을 얻을 수 있다.

자기공명영상은 심장이나 폐 등 크게 움직이는 장기에 대해서는 화상이 일그러지는 문제가 있는데, X선 CT로 먼저 촬영하고, 그것으로 확인한 위치를 기준으로 자기공명영상을 촬영하는 방식을 통해 향상된 영상을 얻는 방법도 있다.

같이 보기[편집]

참고자료[편집]

  1. Mattei E, et al. Temperature and SAR measurement errors in the evaluation of metallic linear structures heating during MRI using fluoroptic probes. Phys Med Biol. 2007;52:1633-46.
  2. Yamazaki M, et al. Investigation of local heating caused by closed conducting loop at clinical MR imaging: Phantom study. Nippon Hoshasen Gijutsu Gakkai Zasshi. 2008; 20;64:883-5.
  3. “MRIsafety.com. MRI safety, bioeffects and patient management.”. 2013년 5월 21일에 원본 문서에서 보존된 문서. 2014년 1월 7일에 확인함. 
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