개요
자기공명영상(磁氣共鳴映像, magnetic resonance imaging, MRI), 또는 핵자기공명(Nuclear Magnetic Resonance, NMR)은 핵자기공명 원리를 이용한 영상 기술이다. 체내 병변(종양 등)의 위치를 밝힐 뿐만 아니라 악성 여부까지 진단할 수 있는 장치다.
상세
원리
자기공명영상장치에 인체가 들어가면 장치의 주자장에 의해 인체를 구성하는 물분자의 수소 원자핵(양성자)이 특정 주파수로 스핀 방향을 정렬한다. 여기에 같은 주파수의 고주파 전자기 펄스를 가하면 수소 원자핵이 에너지를 흡수해 자기장의 반대 방향으로 스핀을 바꾸게 되는데, 펄스를 끊으면 원래 상태로 돌아가면서 약한 전자파를 방출한다. 이 신호(자기공명 신호)의 위치와 위상을 측정하고 컴퓨터로 재구성하면 영상이 만들어진다.
원래 상태로 되돌아가는 데 걸리는 시간(완화 시간)은 두 가지 값을 가진다. 주변 수소 원자핵과의 상호작용에 의한 것을 스핀-스핀 완화(T2), 주변 조직의 격자 구조와의 상호작용에 의한 것을 스핀-격자 완화(T1)라 한다. T1과 T2는 주변 조직에 따라 크게 달라지는데, 예를 들어 암세포는 T1 완화시간이 정상 세포보다 길어서 이를 밝기로 표현하면 병변이 주변보다 밝게 나타나 진단에 활용할 수 있다.
X선을 이용하는 컴퓨터 단층촬영(CT)과 달리 신체에 무해하며, CT가 주로 횡단면 영상을 제공하는 것과 달리 MRI는 촬영 방향에 제약이 적다. 혈액의 산소 함유량을 측정할 수 있어 뇌 혈류 정보를 얻는 데도 활용된다.
역사
의학 영상 기술은 1972년 X선을 이용한 X선 단층 촬영기에서 시작되었다. 이를 계기로 동위원소를 이용한 PET(양전자 단층 촬영기), 핵자기공명 원리를 이용한 MRI 등 2세대 영상 기술이 발전했다. 현대에는 신경 활동을 보여주는 뇌기능 영상(fMRI)이나 확산텐서영상(DTI) 같은 기법도 등장했다.
'MRI의 아버지'로 불리는 레이먼드 다마디언이 1971년 세계 최초로 MRI 관련 특허를 획득하며 실용화가 시작됐다.
장단점
장점
- 방사선 피폭 우려가 없음
- 공기가 많거나 뼈로 둘러싸인 부위 등 CT의 약점을 보완
- 조직이 변형되지 않은 병변도 발견 가능
- 병변의 위치뿐 아니라 성질까지 파악 가능
단점
- CT보다 진단 시간이 오래 걸림
- 현재 기술로는 수소 원자의 분포만 파악 가능(나트륨·인·탄소 등을 활용한 기술은 연구 중)
- 장비 설치 및 강한 자기장 유지에 많은 비용 소요
- 촬영 시 소음이 커서 청력에 부담을 주는 경우 있음
- 특정 금속 보형물이 있으면 열 화상을 일으킬 수 있음
- 심장·폐처럼 크게 움직이는 장기는 영상이 일그러질 수 있음