자기공명영상학

명칭

자기공명영상은 N-Nuclear(핵), M-Magnetic(자기), R-Resonance(공명), I-Imaging(영상화)의 의미로

핵자기공명영상(NMRI)으로 불리웠으나 핵이라는 용어가 방사능을 일반인에게 연상시킨다하여

자기공명영상(Magnetic Resonance Imaging, MRI)으로 불리게 되었다.

MRI

원리

원자핵은 평소에는 회전운동을 하고 있으나 일단 강한 자기장에 놓이면 세차운동이 일어난다.

이 세차운동의 속도는 자기장의 세기와 밀접한 관계가 있어 자기장이 셀수록 빨라진다.

이렇게 자화되어 있는 원자핵에 고주파를 가하면 고에너지 상태가 되었다가

고주파를 끊으면 다시 원래의 상태로 돌아간다.

이때 방출되는 에너지는 가했던 고주파와 똑같은 형태의 고주파를 방출한다.

이렇게 원자핵이 고유하게 방출되는 고주파를 예민한 검출기로 모아서 컴퓨터로 영상화한 것이 MRI이다.

MRI는 인체를 구성하는 물질의 자기적 성질을 측정하여 컴퓨터를 통하여 다시 재구성, 영상화하는 기술이다.

즉 인체에 해가 없는 자장(Magnetic field)과 비전리 방사선인 라디오파(Radio frequency : RF)를 이용하여

체내의 원자핵에 핵자기공명현산을 일으켜 원자핵의 밀도 및 물리학적 특성을 영상화하는 것이다.

자기공명영상의 3대 요소는

1. 자기장(Magnetic field)

2. 스핀(Spin)=양성자(Proton)

3. 라디오 주파수(Radio frequency;RF)=고주파 이다.

영상

원자핵이 자기장내에서 특성주파수(RF)의 전자기파를 공명 흡수한 후 이를 방출하는 현상이다.

의료분야에서는 수소원자핵(양성자,Proton)이 주로 이용되며,

외부자기장 내에서 양성자의 자화(Magnetization)에서부터 영상획득과정은 시작된다.

자기공명영상의 획득과정은

1. 환자를 자석 내에 눕힌다(환자는 자화된다).

2. 라디오 주파수의 전자기파를 보낸다(공명현상이 일어난다).

3. 라디오 주파수의 전자기파를 끊는다(이완현상이 일어난다).

4. 환자는 신호를 방출한다.

5. 신호는 컴퓨터에서 수학적 연산을 통하여 영상화를 한다.

 

순자화(Net Magnetization)

외부자기장이 없을 때 인체 내 양성자는 각각의 방향을 나타내며 자화벡터는 서로 상쇄된다.

그러나 외부자기장이 인가되면 두 종류의 외부자장과 같은 방향 또는 반대방향으로 정렬하게 되는데, 

외부자기장에 놓여 있는 Spin들은 벡터(Vector)이므로 각 양성자(Spin)들의 백터합을 구하면 

총괄적인 하나의 벡터성분을얻을 수 있는데 이를 순자화라 한다.

외부자기장의 같은 방향을 MZ축(longitudinal) 또는 종축이라 하며,

종축과 수직인 면을 MXY축(transvers) 또는 획축이라 한다.

공명(Resonance)

에너지를 흡수하여 서로 맞아 떨어진 두 주파수로 인하여 진동을 일으키는 것을 말한다.

전파가 어떠한 특별주파수로 맞춰서 어떤 물체의 고유주파수와

맞아 떨어질 때 그 물체는 에너지를 흡수하여 진동하게 된다.

아래 그림은 완공된 지 4개월된 다리가 불어온 바람에 의해 무너지고 있는 장면으로서

바람의 진동수가 다리의 고유진동수와 일치하여 공명현상을 일으킨 경우이다.

즉 공명은 물체의 고유진동수와 동일한 진동수를 갖는

강제적 진동이 가해질 때 에너지가 전달되는 현상을 말한다.