[비센의 재미있는 과학 이야기] CT와 MRI, 그 속을 들여다보니..
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작성자 석준영 쪽지보내기 메일보내기 홈페이지 자기소개 아이디로 검색 전체게시물 작성일14-07-20 05:48 조회2,548회 댓글0건관련링크
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석준영 비센교육원장병원에서 건강검진 혹은 병증의 진단을 받을 때 X-ray 촬영은 가장 흔히 사용되는 촬영 기법이기는 하지만, 좀 더 자세한 영상이 필요한 경우 CT 또는 MRI 촬영을 권유 받기도 합니다.
병원에서 그러한 권유를 받는 경우, 일단 환자의 입장에서는 두렵기도 하고, 궁금한 것도 많지만, 지금 본인의 증상에 왜 그러한 영상기법이 필요한지 자세히 물어보기도 한계가 있어 매번 그저 의사 선생님들의 소견대로 CT, MRI촬영을 하지만, 왜 이런 진단 영상이 필요한지 답답하기만 했던 분들이 적지 않을 것입니다.
이런 분들을 위해 이번 칼럼에서는 간략하게 CT와 MRI에 대해 알아보도록 하겠습니다. 물론 암진단의 경우에는 PET이라는 촬영방법을 이용하기도 하지만, 이번 칼럼에서는 CT와 MRI 만을 비교해 보도록 하고, PET에 대해서는 다음 칼럼에 이어서 설명드리도록 하겠습니다.
CT는 컴퓨터 단층촬영(Computed Tomography)를 뜻하는데, 기본적으로 X-ray를 이용하는 촬영기법입니다.
단층촬영(Tomography)이란 잘린 단면을 보여주는 영상으로, 김밥에 비교하자면 일반적인 X-ray는 긴 한 덩어리를 그 위에서 내려보면서 김밥 내부를 투시하듯 보이는 이미지를 보여주는 반면, 단층촬영법은 김밥의 잘린 단면의 이미지를 보여주는 이치입니다.
일반적인 흉부 X-ray의 경우, 가슴 앞부분에 X-ray를 조사하고, 몸을 통과한 X-ray는 뼈와 같이 밀도가 높은 부분을 통과했는가, 아니면 폐와 같이 공기가 많아 밀도가 낮은 부분을 통과했는지에 따라서 X-ray의 투과량이 다르게 되고, 그에 따라 뒷부분에 위치한 필름에 투사 되는 정도에 차이가 생겨 이미지가 나타나게 되는 것인 반면, CT는 원통 가운데 침대 위에 누워있는 환자의 환부를 X-ray가 빠른 속도로 360도 전 방향에서 단층으로 투사하면서, 그 반대편에 생기는 밀도의 차이를 컴퓨터로 재조합하여 이미지를 생성해 내는 방법을 사용합니다. 즉, 여러장의 x-ray이미지를 여러 각도에서 거의 동시적으로 찍은 후, 그 이미지들을 조합해서 가운데 부분의 원래의 이미지를 재추적하는 방식을 사용하는 것입니다.
한편, MRI는 자기공명영상촬영법(Magnetic Resonance Imaging)이라는 말의 약자인데, 원래는 핵자기공명영상법(Nuclear Magnetic Resonance Imaging)이 더 맞는 명칭입니다.
일반인들에게 “핵”이라는 말이 워낙 안좋은 이미지를 연상시키기 때문에 “핵”이라는 말을 빼고 이름이 만들어졌습니다. 이는 인체 주변에 강한 자기장과 고주파를 형성시키면 그 자기장의 영향으로 물분자를 이루고 있는 수소원자의 핵이 공명을 일으키며 일종의 반사파를 내보내게 되고, 그 신호가 수소핵이 위치한 부분이 뼈인지, 근육인지, 아니면 연조직인지 등에 따라 미세한 차이를 보이게 됩니다.
그 차이를 인식하여 재조합하여 영상을 만들어 내는 방법이 MRI 촬영기법입니다.
[장단점] 기본적으로 CT촬영은 X-ray를 조사하면서 X-ray가 지나간 부분에 대한 단층영상을 복원하는 것이기 때문에 비교적 짧은 시간동안에 촬영을 끝낼 수 있으며, 준비시간을 제외한 실제 X-ray조사시간은 일반적으로 10~20분이내에 끝나게 됩니다. 하지만, 강한 X-ray를 이용하기 때문에 비교적 많은 양의 방사선에 피폭된다는 단점이 있습니다.
촬영부위에 따라 차이가 있기는 하지만, 일반적인 CT 촬영 한번에 받는 방사선량은 5-20mSv로 간단한 흉부 X-ray촬영시 받는 방사선량의 약 50~100배정도의 방사선을 한번에 받게 됩니다. 이렇게 많은 양의 방사선에 피폭되는 위험이 있지만, 그만큼 높은 해상도의 정확한 이미지를 얻을 수 있기 때문에 수술등에 앞서 좀 더 확실한 진단을 요할 때 일반적으로 행해지는 의료촬영기법입니다.
물론 지난 칼럼에서 설명드린 적이 있듯이 CT에서 사용되는 방사선량이 일반 X-ray의 100배정도가 된다고 해서 한 두번의 CT촬영만으로 인체에 커다란 해를 가져오는 정도는 아닙니다.
이와 비교할 때 MRI 의 최대 강점은 방사선이 없다는 것입니다.
방사선 피폭이 전혀 없을 뿐 아니라, 자기장에 의한 인체의 해로움은 아직 밝혀진 바가 없기 때문에 아직까지는 MRI가 현존하는 모든 의료촬영기법중 유일하게 인체에 무해한 촬영기법으로 여겨지고 있습니다.
하지만, MRI는 그 촬영시간이 일반적으로 20분에서 길게는 한시간 이상의 시간을 요구하기 때문에 응급환자나 몸을 가누기 힘든 환자의 경우 촬영이 매우 어려운 단점이 있습니다. 뿐만 아니라 강한 자기장 내부로 들어가야 하기 때문에 환자의 신체 내, 외에 자기장에 반응하는 금속으로 이루어진 어떤 것도 있어서는 안된다는 한계가 있습니다. 특히 심장박동기와 같이 환자 신체 내부에 금속으로 이루어진 인공장기가 있는 경우는 MRI 촬영이 원칙적으로 불가능합니다.
이러한 어려움에도 불구하고, MRI는 인체 내부 모든 부분에 자리하고 있는 수소핵들로부터 신호를 받아들이기 때문에 CT와 같이 단층 이미지만을 볼 수 있는 것이 아니라, 여러 방향으로의 이미지를 얻을 수 있고, 또한 3D이미지도 가능한 장점이 있습니다.
물론 CT로도 3D영상을 만들어 내기도 하지만, 이는 매우 좁은 간격으로 단층촬영을 한 후, 그 사이를 컴퓨터로 부드럽게 연결시키는 방법으로 MRI의 실제 3D영상과는 차이가 있습니다.
[용도의 차이] 전체적으로CT와 MRI는 이미지의 해상도의 질만 놓고 보자면 비슷합니다. 그렇다면 어떤 경우에 CT를 찍고 어떤 경우에 MRI를 권유하는 것일까요?
CT촬영은 X-ray가 인체 내부 조직을 통과하며 그 밀도에 차이에 의해 얻어지는 이미지이기 때문에 결과적으로 골격구조와 장기 등에 좀 더 좋은 해상도를 보이게 됩니다. 반면, MRI는 신체 내부조직의 수소 입자의 진동의 차이로 얻어지는 이미지이기에 장기의 연조직이나 혈관구조 등의 이미지에 더 좋은 영상이 가능합니다.
간단히 말씀드리자면 여러 종류의 골절 등에는 CT를 더 많이 사용하고, 뇌신경계질환이나 장기 손상, 연조직부의 암진단에는 MRI가 더 활용도가 높은 편입니다. 물론 현실적으로는 이 외에도 얼마나 응급한 경우인가, 환자의 상태가 어떠한가 등에 대한 고려가 전반적으로 이루어져 어느 진단방법이 좋을지를 의사선생님이 결정하게 될 것입니다. 조금 불편한 사실이긴 하지만, 비용 역시 현실에는 고려되야 하는 중요한 문제중에 하나이기도 합니다.
예전엔 병증이 있어야 병원에 가서 진단을 받았지만, 그럴 경우 치료의 시기를 놓칠 수 있기 때문에 요즘은 정기검진 등이 많이 보편화 되어 있고 검진을 위해 CT, MRI 촬영을 하기도 합니다. 하지만, 이럴 경우 특히 CT의 경우 어쩌면 필요치 않은 방사선 피폭을 받게 되는 것이므로 너무 자주 진단을 받는 것은 오히려 해가 될 수도 있습니다. 하지만, 그 정도의 방사선 피폭을 감수하더라도 질병을 미리 발견하는 것이 그 만큼 중요하기에 검진에 사용되는 것입니다.
최근에는 이런 진단을 목적으로 CT촬영을 하는 경우를 위해 낮은 방사선량으로 CT 촬영을 할 수 있는 방법을 개발중이기도 합니다.
이런 의료촬영기법은 그 사회적 공헌도가 워낙에 크기 때문에 예외없이 모두 노벨상을 수상했습니다. 가장 기본적은 X-ray를 발견한 뢴트겐(Rontgen)이 1901년에 제 1회 노벨 물리학상을 수상한데 이어 CT의 원리를 개발한 영국의 하운스필드(Hounsfield)와 미국의 코맥(Cormack)은 1979년 노벨 생리의학상을 공동수상하였습니다.
MRI의 원리를 개발한 미국의 폴 로터버(Lautebur)와 영국의 피터 맨스필드(Mansfield)는 2003년에 노벨 생리의학상을 받았습니다. 또한 PET 이라는 첨단 영상기법의 개발자들도 역시 멀지 않은 미래에 곧 노벨상을 받을 것으로 예상되고 있습니다.
누군가가 가까운 미래에 MRI와 같이 인체에 완전히 무해하면서도 CT와 같이 짧은 시간에 촬영을 끝낼 수 있으며, 지금의 이 기술들보다 더 좋은 해상도의 이미지를 만들어 낼 수 있는 방법을 개발한다면 분명 차기 노벨상 수상자는 따놓은 당상이겠지요.
석준영 비센교육 원장
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