이해하기 쉬운 MRI - MRI의 기초 개념 1

정말 MRI를 미래에 공부하기 위하여, 4학년 1학기 결국 물리학을 손대게 되었다요.

물리는 말 그대로 "물질의 이치"이기 때문에 사실 문과나 이과나 모두 알고 있으면 좋다요.

라고 교수님이 말씀하셨지..후우..

물리를 알고 자기공명영상인 MRI를 들으면 쉽다요.

그러나 나는 물리를 좋아하나 잘 하지 못한다요.

사상 처음으로 D를 받았던 기억이 나는데 눈물도 함께 난다

잘 된 것은 여기에 정리를 잘 하다가 물리도 함께 배우고 시험공부도 하고 좋을 것 같다는 생각이다요.

따라서 부족하더라도 조금 양해를 구한다요...

그럼 바로 시작해보겠다요.

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MRI의 기초 개념들

1. MRI의 의미

MRI의 의미와 사용과정을 표현하면 다음과 같다.

Magnetic - 사람을 마그네틱 필드에 위치시킨다.

Resonance - RF(라디오 프리컨시 = 라디오 파)를 사람에게 쏜다.
                  - 인체 내 수소의 전자 스핀이 여기된다.

   - 여기된 전자 스핀이 원래 상태로 돌아간다.

   - 이때 발생하는 신호를 수집한다.

Imaging      - 수집된 신호를 영상으로 만든다.

그림 출처 : https://www.northwestradiology.com/services/magnetic-resonance-imaging-mri-services/

한국말로 하면 더 어려운데, "자기공명영상"이다.

위에서 언급했다시피 MRI는 마그네틱 필드와 RF(라디오 파)를 이용한다.

2. 공명

제갈 공명은 아닌데 느낌은 되게 비슷하다.

모든 물체는 고유한 진동수를 가지고 있다.

그런데 외부에서 그 고유한 진동수를 주면 진폭이 커지는 현상을 공명현상이라 말한다.

그림 출처 : http://m.blog.daum.net/ktckorea/14414733

건물에도 고유한 진동수가 있다.

과거에 어떤 건물에서 에어로빅 댄스 강습(?)이 있었는데

마침, 템포가 건물의 고유 진동수였다.

여러명이 그 리듬에 댄스를 췄더니, 그 건물이 흔들렸다.

위와 같은 현상을 일으킨 놈도 공명이라는 현상 때문이다.

여기까지 이해했다면 다음 개념은 응용이다.

3. NMR

Nuclear Magnetic Resonance 핵 자기 공명 이다.

이미징 기법이 아닌 이것은 애초에 물질의 함유 성분을 보기 위한 분광법 중 하나로 사용되었다.

분광법이란 물질의 스펙트럼을 보는 방법들을 말한다.

(분광법을 사용하면 물질이 무엇으로 이루어져있는지 알 수 있다.)

4. 자성

자성이란 물질의 기본 성질 중에 하나이다.

자성이 강한 물질은 자석이 된다.

5. 자기장

자기장이란 1, MRI에서 언급한 마그네틱 필드이다.

자기장은 진짜 말이 어렵다. 차라리 "자석의 세력권"이 낫다.

그림 출처 : http://igoindol.net/siteagent/100.daum.net/encyclopedia/view/24XXXXX54505

MRI에서 중요한 자기장은 역시 중요한 특성 때문에 MRI에 사용되는데, 

그것은 "전하에 의해 유도 될 수 있다는 것"이다.

= 전류가 흐르면 자동으로 마그네틱 필드가 생겨버린다.

= 핸드폰 충전기 주변엔 자석의 세력권이 생긴다.

그림 출처 : https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=bjgim21&logNo=220224811928&proxyReferer=https%3A%2F%2Fwww.google.com%2F

더 나아가 조금 어렵지만 오른손 법칙이 있다.

엄지척을 해보자, 두 가지가 중요한데, 엄지와 나머지 손가락이 가르키는 방향이 다르다.

그 뜻은 전류가 엄지의 방향으로 흐르면

나머지 손가락이 가르키는 방향의 원을 그리면서 자기장이 생성된다는 법칙이다.

정말 더 어려운 부분인데 다음은 자기장의 세기 공식이다.

자기장의 세기 = 솔레노이드를 감은 횟수 x 전류의 세기 x 4pi10^(-7)

B = n*l*k

6. 전자기 유도

위 5. 자기장 에서 언급한 자기장의 특성을 설명했는데 추가적인 정보이다.

그림 출처 : https://m.blog.naver.com/PostView.nhn?blogId=qjqh159&logNo=220711550867&proxyReferer=https%3A%2F%2Fwww.google.com%2F

전류가 흐르면 주위에 자기장이 형성된다.

자기장이 변하면 전류가 흐른다.

7. 초전도성

병원에서 사용되는 MRI를 보면 겁나게 큰 동굴에 사람이 들어간다.

그 동굴 같은 것은 바로 자석이다.

그림 출처 : https://www.scienceall.com/%EC%B4%88%EC%A0%84%EB%8F%84%EC%B2%B4%EC%9D%98-%EC%83%88%EB%A1%9C%EC%9A%B4-%EB%AF%B8%EB%9E%98-%EC%83%81%EC%98%A8%EC%B4%88%EC%A0%84%EB%8F%84%EC%B2%B4/

그 자석은 보통 과학실에서 사용한 막대자석과 같은 성질이지만 파워가 어마무시하다.

사용방법과 여러 내용이 다르긴 한데, 바로 초전도체라는 것이다.

초전도성은 4K(켈빈, 절대온도)이하로 유지될 때, 전류에 대해 저항이 없는 금속을 말한다.

저항이 없는 금속에 전류가 흐른다는 것은

아무도 없는 고속도로에서 속도가 무한에 가까운 차로 운전하는 것과 같은 파워를 갖게 된다.

전류가 흐르면 자기장이 유도된다고 했는데, 이런식으로 자기장을 아주아주 세게 형성시키는 것이다.

(참고로 초전도체의 세기가 크면 클 수록 MRI가 선명하게 나온다.)

(또 참고로 과학계 특히 영상학계에선 영상이 선명하게 나오게 하는 것을 원한다.)

오늘은 여기까지... 하려고 한다요..

아직 제일 중요한 것을 설명하지 않았다....미안하다..

다음 시간에 이어서 하도록 하겠다.