CT와 MRI는 어떻게 다른가?

 

 강력한 빛 엑스선을 진단에 이용

 

태양에서는 눈으로 볼 수 없는 적외선, 자외선, X선, 감마선과 같은 빛도 나오고 있다. 에너지 강도를 조절한 X선은 의학과 산업에서 너무나 중요하게 이용되고 있다.

빛이라고 하면 인간의 눈으로 볼 수 있는 빛(가시광선)만을 생각하는데, 넓은 의미의 빛은 적외선, 가시광선, 자외선, 엑스선, 감마선 모두를 포함한다. 가시광선은 마분지 한 장을 투과하지 못하여 짙은 그림자를 만들고 만다. 그러나 X선은 상당한 두께의 마분지를 투과할 수 있는 에너지를 가진 빛이다. 그럴 수 있는 것은 X선의 파장이 가시광선보다 수만 내지 수천만 분의 1 정도로 짧기 때문이다.(전자기파 참조)

X선은 눈에 보이지 않기 때문에 1895년에 독일의 과학자 빌헬름 뢴트겐(Wilhelm Rontgen 1845-1923)이 발견하기까지는 이처럼 강력한 빛이 있다는 것을 아무도 몰랐다.

사진건판을 감광시킬 수 있는 강력한 빛이 존재한다는 것을 처음 발견한 그는 이것의 정체를 알지 못하여 X선(X-ray)이란 이름을 붙였다. 수학에서 알지 못하는 답을 X라고 하기 때문이다. X선을 가끔 뢴트겐선이라 부르는 것은 발견자의 이름을 딴 것이며, 일반적으로는 X선이라 한다.

X선은 태양에서도 방출되고 있다. 인공적으로는 X선을 만들 때는 크룩스관이라는 진공관을 이용한다. 크룩스관은 X선이 발견되기 전인 1879년에 영국의 윌리엄 크룩스(william Crookes 1832-1891)가 발명했다. 그러나 그 자신은 크룩스관에서 형광이 나온다고 생각했을 뿐, X선이 발생한다는 것을 알지 못했다.

 

병원에서 이용하는 CT 모델의 하나

 

엑스선으로 인체의 내부를 확인

 

X선의 강력한 투과성을 이용하여 병원에서는 뼈, 근육, 조직, 이빨 등의 사진을 찍어 너무나 편리하게 진단에 이용하기 시작했다. 건강진단 때 가슴을 찍은 X선 사진에 가슴뼈와 내부의 폐 조직이 어렴풋이 보이는 것은 X선이 몸을 투과하여 필름을 감광시킨 결과이다.
 
야전병원에서는 몸속에 박힌 탄환이라든가, 집에서 아기가 잘못하여 삼켜버린 동전이 어디에 있는지 확인하려면 X선 사진이라야 빨리, 정확히 찾을 수 있다. 만일 X선 사진이 없다면 뼈가 부러지거나 금이 간 위치와 모양도 알기 어려울 것이다.

X선은 강력하기 때문에 건강진단에 쓰는 것은 엑스선 중에서도 파장이 길고 에너지가 악한 X선이다. 한편 산업에서는 파장이 짧은 강력한 X선을 사용하여 기계 내부라든가 건물 벽 속을 뜯지 않고 투시하여 검사하기도 한다. 병원에서 X선을 사용하여 진단하는 곳을 방사선과라고 하는 것은 X선이 인체에 위험한 방사선이기 때문이다.

인체나 생물체에 강한 X선을 쪼이면 암을 일으키거나 조직에 이상을 일으킬 수 있기 때문에 반드시 안전한 범위의 X선을 짧은 시간 동안 비춘다. 생물학자들은 종자개량을 하는 방법으로 씨앗이나 식물 조직에 X선을 쪼여 돌연변이를 만들어내기도 한다. 

 

첨단 진단장비CT는 컴퓨터를 이용한 엑스선 진단

 

X선 사진은 뼈나 조직의 상태를 필름에서 평면적으로 볼 수 있을 뿐, 입체적으로는 보지 못하여, 정밀한 진단을 하기 어려운 단점이 있다. 그러나 컴퓨터 기술과 X선 촬영 기술이 발전하여 CT촬영(X-ray computed tomography 컴퓨터를 이용한 엑스선 단층촬영) 방법이 개발되면서 진단 부위 전체를 입체 영상으로 볼 수 있게 되었다.

CT촬영 또는 컴퓨터 단층촬영이라 부르는 방법은 1972년 미국 텁스 대학의 물리학자 앨런 맥로드 코르막(Allan Machleod Cormack 1924-1998)이 개발했다. 코르막 박사는 연속적으로 촬영한 여러 장의 X선 사진을 디지털 기술을 응용하여, 검사할 부분을 입체로 재현하여 볼 수 있도록 한 것이다. 예를 들어 머리를 CT촬영하면, 두골을 비롯하여 암이나 다른 이상이 생긴 부분의 위치와 형태를 실제로 해부한 듯이, 모든 부분을 입체적으로 정밀하게 알 수 있다. 그는 이 연구로 1979년에 노벨 의학상을 수상했다.

 

뇌를 촬영한 CT 사진. 컴퓨터 소프트웨어는 이런 상을 종리하여 입체의 모습을 알 수 있게 한다.

 

 

MRI는 강한 자력을 이용하는 단층촬영

CT촬영법보다 한 단계 더 발전된 촬영법이 MRI(magnetic resonance imaging 자기공명영상) 촬영이라고 부르는 것이다. MRI를 촬영할 때, 환자는 터널처럼 생긴 공간에 눕는다. 이 터널 주변에는 전자석이 둘러싸고 있어 강한 자력선이 작용하고 있다. 인체를 구성한 물 분자 중의 수소 원자는 자력선의 영향으로 전자기파를 발생한다.

MRI 장치는 이 전자기파의 신호 차이를 3방향에서 컴퓨터로 분석하여 인체의 내부 조직 모습을 입체로 상세하게 나타낸다. 뇌과학자들은 이 장치를 사용하여 신경세포의 움직임과 뇌의 활동을 연구하며, 알츠하이머병(치매)이라든가 정신병, 뇌 속의 혈액순환 이상 등도 진단하게 되었다.

 

 

출처: 사이언스 메이커