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자기공명영상(MRI)재미있는 생활속 발명이야기- 글 왕연중
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승인 2019.03.15  09:24:59
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방사선을 사용하지 않고 촬영
1980년대 초 임상 진료에 사용된 자기공명영상(MRI)은 현대의학에서 광범위하게 사용되고 있다. 특히, X레이나 컴퓨터단층촬영(CT)과 달리 방사선을 사용하지 않기 때문에 안전한 진단장비라 할 수 있다. 또한 컴퓨터 단층촬영은 단층 촬영만이 가능한 데 반해 자기공명 영상은 인체 내  필요한 각도를 자유자재로 선택해 촬영할 수 있음은 물론 해상도가 지금까지 발명된 진단장비중 가장 뛰어나다.
의학 영상기술의 시초는 1972년 X선을 이용한 X선 단층 촬영기로 볼 수 있다. 그 전까지는 2차원적인 단면만을 볼 수 있었던 영상기술이 X선 단층 촬영기법을 통해 3차원으로 볼 수 있게 된 것이다.

이 기술을 시작으로 많은 2세대 영상 기술이 발명됐는데, 그중 첫째는 핵의학 부분에서 발전한 동위원소를 이용한 양전자 단층 촬영기(PET)이고, 또 다른 것이 핵자기 공명원리를 이용한 자기공명영상이다. 자기공명영상은 인체를 구성하는 물질의 자기적 성질을 측정해 컴퓨터를 통해 재구성, 영상화하는 기술이다. 이 기술의 요체는 강한 자기장 안에서 수소 원자핵이 고주파를 방출한다는 것이다. 이 같은 사실은 1946년 펠릭스 블로허와 에드워드 퍼셀이 발견했으며, 그 공로로 두 사람은 1952년 노벨 물리학상을 수상했다. 이 이론을 의학에 적용한 것이 자기공명영상 촬영 장치다.

몸속 장기를 2차원 영상으로 볼 수 있게 해
인체 조직은 모두 물을 함유하고 있고, 물 분자 속의 수소 원자가 풍부하기 때문에 고주파가 방출된 위치를 추적하면 인체 장기의 모양을 그대로 구성할 수 있다. 즉, 서로 다른 상태에 있는 물 분자에 강한 자기장이 걸리게 되면 고주파가 각각 다르게 방출되며, 이를 예민한 안테나로 모아서 영상화한 것이 자기공명영상이다.

자기공명영상 촬영 장치를 발명하는데 큰 기여를 한 사람은 미국 일리노이대 폴 로터버 교수로, 그는 1973년 물 분자에 가하는 자기장의 세기를 달리 하면 물 분자에서 방출되는 전파가 신체 어느 곳에서 방출된 것인지를 판단할 수 있다는 사실을 발견했다. 또 점점이 방출되는 신호를 선으로 표시하는 방법도 발명했다. 이로써 다른 방법으로는 볼 수 없던 몸속 장기를 2차원 영상으로 볼 수 있게 했다.

한편, 영국 노팅엄대 피터 맨스필드 교수는 이 기술의 실용화에 결정적인 기여를 했다. 맨스필드 교수는 수학을 동원해 자기장에 공명하는 물 분자의 신호를 더욱 빠른 속도로 분석하는 방법을 발명했다. 로터버 교수와 맨스필드 교수는 자기공명영상 발명의 공로를 인정받아 2003년 노벨 생리·의학상을 수상했다.

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