생체 내부의 구조와 기능을 비파괴적으로 병렬 공명 이미징

생체 내부의 구조와 기능을 비파괴적으로 병렬 공명 이미징

공명 이미징(Magnetic Resonance Imaging, MRI)은 생체 내부의 구조와 기능을 비파괴적으로 병렬 이미지로 촬영하는 의료 진단 기술입니다. 이 기술은 강력한 자기장과 라디오 주파수 파장을 사용하여 몸 속의 수소 원자의 신호를 감지하고, 이를 컴퓨터 소프트웨어를 통해 이미지로 재구성합니다. MRI는 X선 방사선을 사용하지 않고, 뇌, 척수, 관절, 내장 등 다양한 부위에서 높은 해상도의 구조적 이미지를 제공하여 정밀한 진단과 치료 계획을 가능하게 합니다.

 

MRI는 강한 정적 자기장을 사용하여 이미지를 생성합니다. 환자는 자기장이 강한 공간에 누워있으며, 이 자기장 안에서 수소 원자의 프로톤들이 특정 방향으로 정렬됩니다. 라디오 주파수를 통해 이 프로톤들을 일시적으로 자극하면, 그들은 특정 주파수에서 흡수한 에너지를 방출하게 되는데, 이 과정에서 방출되는 신호를 감지하여 이미지를 형성합니다.

 

MRI 스캐너는 강력한 정적 자기장을 생성하는데, 이 자기장의 강도는 특정 부위의 해상도와 이미지 품질에 큰 영향을 미칩니다. 일반적으로 MRI 장비는 1.5 테슬라(T)에서 3.0 T 사이의 자기장을 생성하며, 더 높은 자기장은 보다 높은 해상도와 더 빠른 이미지 획득 속도를 제공합니다.

 

그레이디언트 코일은 시간에 따라 자기장의 강도를 조절하여 공간 내의 정확한 위치를 결정합니다. 이 코일은 MRI 이미지의 해상도와 공간 해석력에 중요한 역할을 합니다.

 

RF 코일은 라디오 주파수를 생성하여 환자 몸 속의 수소 원자를 자극합니다. 이 신호는 다시 RF 코일을 통해 감지되어 이미지 재구성에 사용됩니다. RF 코일의 설계와 배치는 이미지 품질과 효율성에 중대한 영향을 미칩니다.

 

MRI 이미지는 다양한 수학적 알고리즘과 컴퓨터 소프트웨어를 통해 재구성됩니다. 푸리에 변환을 비롯한 다양한 신호 처리 기법이 사용되어 실제 2D 또는 3D 이미지로 변환됩니다.

 

MRI는 뇌졸중, 뇌종양, 뇌출혈 등의 진단에 중요한 역할을 합니다. 뇌의 해부학적 구조뿐만 아니라 뇌 신경 회로의 기능적 정보도 제공하여 정확한 진단과 치료 계획을 돕습니다.

 

MRI는 관절 및 척추의 연골, 인대, 근육 등의 손상을 정밀하게 평가할 수 있습니다. 슬관절, 무릎, 척추 등의 해부학적 구조와 병변을 시각적으로 확인할 수 있어 정확한 진료와 수술 계획을 지원합니다.

 

심장 MRI는 심근 질환, 심방세동, 심한 성장 등을 평가하는 데 사용됩니다. 혈관 MRI는 동맥 경화, 혈관이형성 질환 등의 혈관 구조를 평가하는 데 중요한 역할을 합니다.

 

MRI는 다양한 장기와 조직에서 종양의 존재, 크기, 위치 및 확산을 평가하는 데 사용됩니다. 종양의 진단 후 추적 관리와 치료 반응 평가에 필수적인 도구입니다.

 

MRI는 고해상도 이미지를 제공하며, 조직의 소프트 티슈의 민감한 평가에 적합합니다. 그러나 MRI는 비용이 비싸고 이미지 취득 시간이 길어질 수 있으며, 금속 장치와 같은 제약 사항이 있을 수 있습니다. 또한, 환자가 정지된 상태로 긴 시간 동안 장비 내부에 있어야 하는 점이 단점으로 작용할 수 있습니다.