안녕하세요!!
어제는 제가 미리말씀드렸듯이 컴퓨터가 고장이 나서 글을 쓸 수가 없었습니다. 그래서 C드라이브를 포멧하고 윈도우를 다시 깔았습니다. 이러니까 다행스럽게도 컴퓨터가 멀쩡하게 잘 돌아가네요. 그래서 이렇게 오늘부터 다시 글을 쓰고 있습니다!!
저희는 공명현상을 통한 핵자기현상
을 통해 핵자기공명현상의 기본적인 원리들에 대해서 살펴보았습니다.
지금까지는 약간 물리에 더 가깝다면 오늘부터는 조금 공학적인 접근에 더 가까운 설명이 되겠습니다.
그런데 사실, 제가 제목에다가 썼듯이 1이라는 숫자가 붙어 있다는 것은 나눠서 포스팅하겠다는 뜻이겠죠..? 원리를 하나의 포스팅에 다 설명하기에는 조금 힘들기 때문입니다. 그러니 오늘은 간단하게 MRI가 어떤 거구나 정도만 알아보고 자세한 것은 다음에 소개하겠습니다.
이 핵자기공명현상으로 우리가 가장 크게 이용하는 방법은 여러분들이 잘 알고 계시는 MRI와 조금 생소할 수도 있는 NMR 분광기가 있습니다.
저는 앞으로 이 두 가지 다 어떤식으로 작동된다 정도로만 간단하게 살펴보고자 합니다. 이중에 MRI부터 알아보죠.
MRI는 (Nuclear) Magnetic Resonance Imaging이며 (핵)자기공명영상장치라고 합니다. 핵이 생략된 이유는 핵이라는 말 자체가 사람들에게 안 좋은 느낌을 주기 때문에 생략했다고 합니다.
그래서 원래는 NMRI라고도 합니다.
원리
가장 기본적인 원리는 핵자기공명현상을 이용하게 됩니다.
이는 고자기장을 걸어주었을 때 발생한 핵자의 공명진동수와 동일한 진동수를 가진 라디오파를 주어서 공명을 시키는 현상이었습니다.
이 공명이 되는 핵자는 인체를 구성합니다. 그렇기에 그 대상은 인체가 되는데 인체의 대부분은 무엇으로 이루어져 있죠?
바로 물입니다. 사람 체중의 70% 정도가 물인데 이 물은 H2O라는 분자로 이루어져 있습니다. 그리고 하나의 물분자당 2개의 수소가 있음을 알 수 있습니다.
즉, 인체 내부에는 아주 많은 수소가 있고 곳곳에 존재한다는 이야기입니다.
그렇기에 우리는 MRI를 사용했을 때 이 수소핵을 공명시키도록 만들어 줍니다.
그런데 기본적으로 수소핵들은 자기모멘트들을 가지고 각각의 자기모멘트에 의해 전체적인 자화도를 가집니다. 이 자화도가 공명시에 변화했다가 원래로 돌아오는 이완시간의 차이로 영상의 명암을 얻게 됩니다. 이것이 전체적인 MRI의 원리입니다.
이것보다 조금 상세한 설명은 다음시간부터 진행할 예정입니다.
오늘은 전체적인 소개이니 그냥 그렇구나라고 보시면 되겠습니다.
MRI장비
MRI의 주요장비는 크게 4부분으로 구분할 수 있습니다.
- 정자기장을 생성해내는 자석
- 경사자기장을 만들어내기 위한 자석장치
- 공명을 유도할 라디오파 송신장치와 MR신호(결과신호)를 측정할 수신장비
- 신호를 분석 처리하여 영상화하는 컴퓨터
로 구성이 됩니다.
장점과 단점
장점을 먼저 생각해보자면 다른 영상장치(X-ray, CT, PET, Gamma-Camera)들은 방사선을 방출하고 이를 검출하는 방법을 사용하는데 반해 MRI는 방사선을 검출하는 방법을 사용하지 않아 방사선에 대한 걱정을 할 필요가 없습니다.
또한 일반적인 CT같은 경우 뼈로 둘러싸인 신체 부위는 영상을 찍는데 어려움이 있으나 MRI는 이러한 부위에 대해서 효과적입니다.
또한 CT와 같은 장비가 잘 구별해내지 못하는 근육, 인대, 뇌 신경계, 종양구별에 좋습니다.
(약 1T가 지구자기장의 2만배정도의 세기이고 MRI장비마다 걸어주는 자기장은 차이가 있습니다)
하지만 단점도 존재합니다.
우선 촬영시간이 긴 편이고 밀폐된 통에 들어가 있기 때문에 폐쇄공포증 환자에게는 촬영이 힘듭니다. 또한 고자기장을 on/off해주면서 큰 소음이 발생합니다.
그리고 균일하고 강한 정자기장을 걸어주기 위해서 초전도체 자석을 사용하고 이를 유지하기 위해 많은 비용이 듭니다.
또한 강한 자기장 때문에 잔딘 시 금속 보형물을 사용한 상태로 사용하면 화상을 입을 수 있습니다.
하지만 요즘에는 MRI에 반응 안 하는 보형물을 사용하여 MRI진단이 가능하도록 고려한다고 들었던 것 같습니다.
앞으로
오늘은 MRI의 개략적인 내용들을 살펴보았습니다. 앞으로는 원리를 조금 다루어볼 예정인데요. 다음과 같은 순서로 진행될 것 같습니다.
- 자화도 벡터 개념
- 이완시간과 반복시간
- MR신호
- 여러방법의 펄스 얻기
- 경사자기장을 이용한 위치값 부여
이외에 추가되는 내용이 있을 수도 있고 순서가 바뀔 수도 있고 아직 자세히는 모르겠습니다.
다만, 적어도 3번 정도는 나눠서 올려야 하지 않을까 생각됩니다.
앞으로의 포스팅 기대해주세요~~!
오늘은 여기서 포스팅을 마칩니다. 감사합니다!!