[의학,약학] [의학공학개론] MRI[자기공명영상]의 원리 및 발명배경과 생체재료에 대해서

의공학개론

1. MRI

2. 생체재료

MRI(자기공명영상)는 인체의 주요 구성 물질인 수소의 상태와 그 분포를 화상으로 나타내는 것으로 자장을 발생하는 커다란 자석 통속에 인체를 들어가게 한 후 고주파를 발생시켜 신체부위에 있는 수소원자핵을 공명시켜 각 조직에서 나오는 신호의 차이를 측정하여 컴퓨터를 통해 재구성하여, 영상화하는 기술이다. 자석으로 구성된 장치에서 인체에 고주파를 쏘아 인체에서 메아리와 같은 신호가 발산되면 이를 되받아서 디지털 정보로 변환하여 영상화 하는 것을 말한다.
여기서 공명이란 진동하는 물질인 진동계가 그 고유 진동수와 같은 진동수를 가진 힘을 주기적으로 받아 진폭이 뚜렷하게 증가하는 현상이다.
CT가 (전리)방사선 X선을 사용함에 있어서 신체에 해가 있을 수 있고 횡단면만 촬영 할 수 있다는 점에 비해 MRI는 비전리 방사선인 고주파를 사용하여 인체에 해가 없고 여러 방향의 단면을 촬영 할 수 있다. 또한 조영제 없이도 CT에 비해 체내 연부조직의 대조도가 뛰어나며 수소원자핵을 함유한 조직의 생화학적 특성에 관한 정보를 얻을 수 있다.
여기서 전리란 방사선이 물질을 통과할 때 직접 또는 간접으로 물질을 이온화시키는 것이다
MIR의 원리
모든 물질은 원자로 이루어져 있고 원자는 핵과 전자로 구성되어 있다.
핵은 자전하는 spin운동을 하기 때문에 spin에 의한 힘이 있다.
외부 자장이 없는 상태에서는 스핀축이 제멋대로 배열되어 있으나 외부 자기장에 들어오면 이 힘이 자기장의 영향을 받아서 바뀌게 된다.(spin축이 자기장의 방향으로 바뀌어 회전운동)
원뿔 모양의 회전운동을 세차운동이라고 한다
세차운동을 하는 원자핵에 자기장의 방향과 직각인 방향으로 고주파를 가하면 원자핵은 고주파 에너지를 흡수…

① 우선 물질은 원자로 구성되어 있고, 원자는 원자핵과 전자로 구성되어 있다. 원자핵과 전자는 자기모먼트라는 물리적 특성을 갖고 있

② 이 물체를 임의의 다른 코일(Coil)로 감싸고, 코일에 전류를 흘려보내준다.

③ 이 전류가 순간적으로 코일에 흐르면 한 방향으로 정렬되어 있던 원자핵들 중에 일부가 흐트러지게 된다. 일반적으로 코일에 전류를 2회 가하게 되는데, 첫 번째 가한 전류는 원자핵의 자기모먼트를 흐트러트리고, 두 번째 가한 전류는 이 자기모먼트를 뒤집게 된다.

④ 흐트러진 원자핵은 방향이 90˚~180˚ 뒤집히는데, 이 원자핵은 전자기파(전파 혹은 가시광선, 빛)를 방출하면서 서서히 강한 자기장에 다시 정렬하게 된다. 방출되는 전자기파는 처음 전류를 흘려보냈었던 코일에 전류를 유도하게 되고, 이 전류를 측정함으로서 원자핵의 상태를 파악할 수 있게 된다.