자기공명영상

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1 개요

마법의 레알 신기한 이미지[1] 레알 신기한거 맞다
Magnetic Resonance Imaging

강한 자기장 내에 위치시킨 인체에 라디오파를 전사해서, 반향되는 자장를 측정하여 영상을 얻는 진단 검사.

화학 분석기술 중 하나인 핵자기공명(NMR)에서 발전한 것으로, 예전에는 NMRI(nuclear magnetic resonance imaging), 즉 핵자기공명영상이라 불렸다. 원자핵을 공명시키는 것이니까 이쪽이 맞는 이름이긴 한데, 뭔가 방사선이 나올 것 같은 어감이라 일반인들이 무서워 했고, 따라서 핵을 뺀 이름인 MRI로 변경되었다.

자기장을 발생시키는 커다란 자석통 속에 인체를 들어가게 한 뒤[2], 전자기파를 쏘아 신체부위에 있는 수소 원자핵에 변화를 주어 발생하는 자장의 변화를 측정하여 이를 컴퓨터를 통해 영상화하는 기술이다. 이때 전자기파의 주파수는 FM라디오 대역과 비슷하다. 때문에 검사실 내부는 다른 전자기파가 들어올 수 없도록 차폐되어있다. [3]

MRI의 장점으로 X선 촬영이나 CT와는 달리 비전리 방사선(라디오 주파수 전자파)과 자기장을 이용하므로 인체에는 거의 해가 없다는 것과 시퀀스를 어떻게 하냐에 따라 연부조직의 정보를 다양한 방법으로 얻을 수 있다는 것을 들 수 있다. 검사를 한가지 방법으로만 하면 10분이 걸리지 않지만 자장을 걸고 전자기파를 쏘는 시퀀스에 따라 다양한 결과를 얻을 수 있기 때문에 이것저것 해보느라 한시간이 넘게 걸릴 수 도 있다. [4]

인체를 단면으로 보여준다는 점에서는 CT와 비교되곤 하지만 획득할 수 있는 정보의 장단점이 대비되는 상호보완적인 관계이다.

2 MRI와 노벨상

MRI는 인류사에서 손꼽히는 발명품이다. MRI 관련으로 노벨상을 두 차례나 받은 이력이 이를 증명한다. 첫번째는 MRI의 원리를 밝혀낸 공로에 따른 1952년의 노벨물리학상 수상이고, 두번째 수상은 MRI 개발 공로에 따른 2003년도의 노벨생리의학상 수상이다.

MRI는 몸속 수분(수소 원자핵)에 강한 자기장이 걸리면 핵이 공명을 일으켜 움직이는 원리를 이용했는데, 이론을 밝혀낸 사람은 펠릭스 블로흐와 에드워드 퍼셀이다. 이들은 1946년에 이론을 발견해 52년 노벨물리학상을 받았다.

그리고 MRI를 개발한 피터 맨스필드(물리학자, 영국), 폴 로터버(화학자, 미국) 등은 2003년에 그 공로를 인정받아 노벨생리의학상을 수상하였다. 미국의 폴 로터버는 의학적으로 활용할 수 있는 기초를 닦았다. 자기장의 세기를 달리하면 방출되는 전파가 신체 어느 곳에서 왔는지 판단할 수 있다는 사실을 알아냈다. 영국의 피터 맨스필드는 얻은 데이터를 빠르게 영상으로 만드는 기술을 개발했다.

3 장단점

무엇보다 장점은 연부조직(뼈를 제외한 물렁한 신체 조직)과 뼈 속 골수의 정보를 풍부하게 얻을 수 있다는 것이다. 방사능 피폭이 없다는 것도 있는데 방사능 피폭이 걱정되어 CT찍을 것을 MRI로 바꿔 시행하는 것이 아니기 때문에 실용적인 측면에서는 그리 중요하지 않은 장점이다.

큰 원통형의 기계 안에 사람이 들어가기 때문에 폐쇄공포증이 있으면 수면 내시경하듯이 수면 MRI라는 귀찮은 과정이 필요하고 특유의 춍춍춍(...)하는 작동음[5]기계 작동음이 시끄럽고 검사실 내부가 추워서 그닥 쾌적하지 못하다.

근데 MRI 작동음을 좋아하는 사람도 있는 듯 하다[6]. 인더스트리얼 ASMR?? 검사시 작동음이 무지하게 시끄러운 이유는 MRI 검사시 신호의 위치정보를 부여하기 위해 경사자장[7]이라고 하는 자기장을 빠른 속도로 on/off를 해야 하는데[8] 이 자기장을 발생시키기 위해 어마어마하게 큰 코일에 전기를 흘려 전자기 유도를 통해 자기장을 발생시킨다. 문제는 이 코일에 자기장이 걸리는 과정에서 코일이 움직이고 이 과정에서 큰 소음이 발생하는 것. 그렇다고 리듬을 타고(...) 몸을 움직이면 안된다. 재검을 해야 하니 시간이나 돈이 소모될 수 있다. 사진기로 사진 찍을 때도 움직이면 잔상이 남듯이 검사 중 움직이면 결과가 엉망이기 때문에 최대한 가만히 있어야 한다. 최신 기계일수록 조용하다고들 하는데 솔직히 구형이나 신형이나 둘 다 무지하게 시끄럽다. 혹시나 촬영하게 된다면 귀마개를 꼭 착용하도록 하자. 참고로 국내 거의 모든 병원에서 귀마개+헤드셋을 기본으로 지급한다. 어떤 병원은 클래식이나 가요등 음악이 나오는 경우도 있으며 어떤 병원은 그냥 귀마개+헤드셋 정도만 주고 마는데 일단 귀마개+헤드셋은 필수적으로 준다. 그리고 MRI 검사실은 보통 추운 경우가 많아서 봄~가을에는 이불을 덮어주는 경우도 있다. 여름에도 상당히 서늘하다.[9] 가장 큰 단점은 검사비이다.

위에서 서술된 환자 입장, 그리고 선택하는 과정에서의 장단점 이외에도 흔히 일반인들이 하는 오해중에 하나는 검사 장비는 초음파<CT<MR 순으로 좋다고 생각하는 것이다. 평균적인 가격을 생각하면 저 부등호가 맞다. 그러나 MRI는 수소 원자를 영상화 하는 것이기 때문에 수소가 없는 부분은 그림이 나오지 않는다. 우리몸의 수소는 원자 형태가 아니라 물 분자 형태로 대부분 들어있다. 그래서 대부분이 영상화가 가능하기는 하지만 폐는 폐조직이 워낙 적고 대부분이 수소가 아닌 산소 혹은 질소 가스가 채우고 있는 영역이라 2016년 현재 사실상 폐 병변을 평가하는데 있어 MRI의 역할이 없다고 봐도 무방하다. 연구용으로는 시도 하고 있으나 아직 그 길이 요원하다. 또 다른 단점으로는 검사할 수 있는 범위가 제한적이고 영상 절편 두께가 CT보다는 아무래도 떨어진다. 그래서 복부의 전반적인 평가 처럼 넓은 범위를 검사할 때 MRI는 CT에 밀린다.

MRI가 가장 좋은 분야는 움직이지 않는, 연조직으로 된 장기이다. 대표적으로 뇌와 팔다리 척추 등 근골격계 구조물 검사는 다른 어떤 검사를 갖다 붙여도 MRI 검사만한 검사가 없다. 특히 뇌의 경우 CT는 응급촬영용으로나 쓰이는 정도. 제대로 검사하려면 거의 100% MRI 촬영해야한다.

사람이 숨을 쉬기에 간이나 췌장 등 복강내 장기는 어쩔 수 없이 조금씩 움직이는데 요즘은 기술이 좋아져서 그것도 꽤 보정이 되어 간, 췌장도 병변의 정확한 성상 파악에는 MRI가 최고다. 하지만 폐와 마찬가지로 대장 소장등에는 음식물과 가스가 뒤섞여 있고 MRI의 역할이 제한적이다. 조영제를 먹여서 찍는 프로토콜도 있으나(특히 크론병 환자들에게서 시도된다.) 역할이 제한적이다.

참고로 초음파가 장점인 분야도 있다. 방사선에 취약한 소아라던지, MRI 통에서 안움직이고는 못 버티는 소아라던지, 피부도 얇아 몸 속이 초음파로 훤히 잘보이는 소아라던지(심지어 태어난지 얼마 안된 애들은 열린 천문을 통해 뇌, 그리고 부신까지도 초음파에서 아주 명확하게 보인다.) 혹은 움직임 자체가 질병의 평가 대상인 심장병 등 각 검사는 장단점이 있고 이런 것은 영상의학과 전문의에게 물어보는것이 가장 빠르다.

4 주의사항

4.1 강력한 자기장

MRI 제조회사에서 올린 다양한 사고 사례들.

작동시 강한 자기장이 발생하기 때문에 자석에 달라붙는 종류의 금속 액세서리 등을 들고가면 안된다. 기종에 따른 해상도 차이[10]에 따라 0.3 ~ 7T(뒤의 T는 테슬라이다) 의 자기장이 발생하는데 이 자기장이 매우 강력해서 주먹크기 이하의 쇠로 된 물건은 빨려들어갈수 있기에 모두 빼둔다. 참고로 7T 제품은 실험용 혹은 가장 최신의 도입중인 임상용이며 일반적으로 임상에서는 0.3~3T가 사용된다. 2015년 현재 한국의 대부분 장비는 1T~3.0T다. (아직도 병원급에서는 1T짜리 mri를 사용하기도 한다. 보통은 1.5~3T) 자기장이 강하다고 무조건 장점만 있는 것은 아니고 낮은 T가 필요할 때도 있다. 가장 기본적인 예로, 금속물을 몸에 지니고 있으면 artifact(금속 주변부위가 까맣게 타서 사진이 분간이 안된다고 보면된다.)가 사진에 발생하는데 3T 보다는 1.5 T에서 그 정도가 덜하다. 자기장 세기가 올라갈수록 영상은 선명하게 나오는 대신에 이런 단점도 생긴다. 금속이라고 다 자석에 붙는것이 아니고, 노인들 무릎을 금속으로 갈아주는 수술을 하는 경우에는 당연히 MRI 시행 같은 것을 생각해서 찍어도 문제 없는 재질로 제작된다.

국군병원에서 찍는 장병들도 군번줄까지 다 빼고 찍는다.[11] MRI는 전투복을 착용한 상태일 경우 군번줄, 버클, 지갑 등 위험 요소가 산재하기 때문에 반드시 환자복으로 갈아입히고, 촬영하는 방사선사 간부들도 금속 물질이 없냐고 재차 확인한다. 자그마한 실수가 사고로 이어질 수 있으므로 반드시 말을 듣자. 그리고 골절 등으로 인해 금속 고정물이 있는 경우도 문제가 된다. 요즘 나오는 생체용 금속 고정/보정물들은 보통 티타늄 등으로 만들어져서 자성에서 면역인 경우가 많다 아무튼 필히 검사 전에 알려줘야 한다.

군번줄이나 볼펜 같은 가벼운 물건은 잠깐 실수로 인해 기기에 붙어도 쉽게 떼낼 수 있지만[12] 의자나 휠체어, 수액걸이, 심지어 환자를 태운 베드까지 붙어버릴 수 있는데 이건 너무 과장된 사진 이 경우에는 절대 사람의 힘으로는 떼어낼 수가 없다. 이 영상을 보면 사무용 회전의자 하나에 무려 2톤에 달하는 힘이 걸리는 것을 볼 수 있다. [https://m.youtube.com/watch?v=6BBx8BwLhqg #

이런 걸 떼어내고 싶을 경우에는 MRI의 자성을 제거하기 위해 기기실의 냉각기에서 초전도 상태를 유지하는 액체헬륨을 바깥으로 배출하여야 하며 이것을 Quenching이라고 한다. MRI는 거의 24시간 내내 작동하는 기기이기 때문에 기기값 본전을 뽑기 위해서 한 번 Quenching을 하게 되면 그 손해가 막대하다. 문제는 액체 헬륨의 가격 또한 매우 비싸다는 점.액체질소였으면 얼마나 좋았을까. 액체질소는 같은 부피의 생수만큼 싸다. Quenching 1번에 병원은 적어도 수 억의 손해를 입을 수 있게 된다. 그나마 이렇게 돈 잃는 걸로 끝나면 다행이지, 만약 환자를 태운 베드가 그대로 날아가버린다면 그때는 환자가 죽는다. 이를 위해 MRI실 내부에는 자석에 반응하지 않는 베드나 환자감시장치 등이 준비되어 있으므로 MRI실 문 앞에서 모든 장비를 바꿔야한다. 요즘에는 기기가 좋아져서 기기 자체의 베드를 분리해서 검사실 밖으로 가지고 나올 수도 있다.자꾸 떼었다 붙였다 하는 통에 고장은 자주 나지만

뿐만 아니라 모든 전자기기의 적이다. 휴대폰이나 마그네틱 카드 등을 생각없이 들고갔다가 나오면 몽땅 고장나거나 초기화된다. 이 경우는 미리 옷을 갈아입는 환자보다는 응급 환자를 데리고 허겁지겁 MRI실로 들어가는 의료진들이 가끔씩 겪는 사고이다.

4.2 검사비

검사비가 비싼 편이다. MRI 자체가 4대 메이커인 GE, 필립스, 지멘스, 도시바의 신품은 대부분 20~40억 정도의 가격이며 CT에 비해 순수하게 소비하는 전력도 보통 100kW 정도에 액체헬륨을 공급하는 시스템까지 생각하면 돈 엄청나게 상당히 깨진다. 기계값부터 이미 CT와는 비교 자체가 불가능하며 유지비용까지 포함하면... 거기다가 재수없이 위의 사진 처럼 사고가 날 경우의 막대한 손실이 발생하므로 MRI 장비 구비의 리스크부터가 굉장하다.

국민건강보험 적용이 제한적으로 되기 때문에 비급여 처리되는 경우가 대부분. 병원에 따라 조금씩 다르지만 대학병원에서 뇌 촬영을 기준으로하면 가장 MRA 등 제외하면 가장 '기본적인' 검사가 40~70만원대라고 보면 된다. 뇌는 100% 제대로 검사하려면 MRA까지 해야한다.[13]

또한 검색을 통하여 지역의 "건강관리 협회"등을 검색하여 싸게 쵤영할수 있다. 비용은 척추 전문병원보다 싼것으로 알고 있다. (대폭할인 이벤트 등은 다르겠지만, 일반 가격을 기준)
대략적인 차이는 몇만원까지 차이가 난다. 인천지역부의 경우는 "GE" 1.5T 가 있고, 발목 및 무릎등은 20만원 초반대, 허리등은 25만원대 가격으로 찍고, 당일 복사가 가능하다.

뇌 촬영을 기준으로 가장 싼 검사는 Diffusion(확산증강) MRI로 보통 뇌경색에 의한 증상이 나타날 때 응급실이나 중환자실에서 찍는다. 뇌의 자세한 구조를 보는게 아니라 뇌경색이 와서 손상된 부분만 보는 검사방법이기 때문에 저렴하고 검사시간도 빠르다.

병원을 옮기게 되면 일단 CD로 스캔한 필름을 가져가는게 싸게 먹히지만 다시 찍어야하는 경우가 꽤 있다. 이 경우는 이전 병원에 잘못이 있다기 보다 MRI검사상 최적화된 프로토콜에 따라 다양한 결과를 얻을 수 있는데 예상되는 진단명이 나온 상태라면 이를 다른 측면에서 혹은 해당 질환을 타겟으로 하는 검사 방법에 다라 재검사를 하는 것이 도움이 되기 때문에다. 물론 이전 병원의 기계 상태가 나쁘거나 그동안의 경과변화를 확인하기 위해 재검이 필요할 수도 있다.

실손의료보험에 가입되어 있다면 미리 병원과 상의하여 입원하여 검사를 하는 게 좋다. 통원은 계약마다 다르지만 일반적으로는 20~25만원을 한도로 보상하지만 입원은 계약에 따라 치료비의 80%~100%를 보상받을 수 있다. 2/3차 종합병원 및 대학병원은 대부분 MRI 검사만으로 인한 입원은 거절 당하지만 일반 개인병원은 가능한 경우가 많다. 조금 더 자세히 설명하자면 150~400병상 또는 500병상정도 까지의 대학병원이 아닌 종합병원이야 환자 한 명이 아쉬운 관계로 입원 시켜주는 경우도 많지만 대학병원은 서울/지방 상관없이 단순 MRI 검사로 입원 하기는 매우 어렵다.

또한 일부 병원 (종합병원등) 에서는 판독비를 내야한다.

4.3 검사 대기 기간

대학병원의 경우 서울/지방 상관없이 기본적으로 1-2주 정도를 기다려야 하는 경우가 많으며 3~4주 또는 한달 이상을 기다려야 하는 경우도 있다. 대학병원의 경우 대기자가 거의 백 단위로 나오는 경우가 대부분이다. 그나마도 빠른 날을 잡으려면 한밤중이나 꼭두새벽에 와서 촬영해야하는 경우도 종종 있다.

단 뇌동맥류 출혈 등 초응급한 상황의 경우 대기기간없이 30분~1시간 정도 준비시간만으로 촬영할 수도 있다.

"지역 건강 관리협회"등을 방문하면, 당일 촬영이 가능하다. 단! 단체 건강검진 날짜랑 겹치면 좀 시간이 걸릴수 있다. 가기전에 문의 전화는 필수

5 발전방향

MRI 의 경우는 현재 많이 발전이 되어가고 있다. 일전에 인천 남동구 소재의 길병원 에서 연구용으로 본원에 7.0 MRI를 들여놓고 시험하다가 (해상도가 올라가면 더 자세하므로) 이제는 11.7T 를 계약하고... 발주를 넣은상태이다. 2020년 쯤에는 임상실험을 위한 준비를 하고 있는중이다. 7.0의 경우도 임상으로 통과되고, 유럽등에서 실사용 허가가 난다면 사용하기 쉬울것으로 보인다.

6 기타

2000년 이그노벨상 의학상 수상자인 네덜란드 인류학자 Ida Sabelis(여)는 논문 공동 저자인 남성과 함께 MRI 안에 들어가서 성관계하는 영상을 촬영한 다음 연구논문을 작성하여 영국의학저널에 투고하였다. 연구 논문 제목은 성교중 여성이 흥분상태에 있을때 남녀성기의 MRI 영상. 유튜브에 공개된 상태다.

MRI 자체의 문제는 아니나, fMRI의 신경 활성부위를 통계적으로 해석하는 소프트웨어에 버그가 발견되어 다수의 뇌 관련 연구들을 다시 해야 할 위기에 처했다.
  1. ↑ 하우스 시즌 8 19화 중
  2. ↑ 이때 우리 몸의 수소 원자핵의 자기 모멘트를 한 방향으로 정렬시킨다. 간단히 말한다면 몸을 일시적으로 자석처럼 만든다.
  3. ↑ 주파수는 대략 수소 이온이 공진할 수 있는 2130kHz 부터 85Mhz 까지 움직이며 이는 경사자장의 크기와 같이 제어된다. 물론 기종마다 다르며 한 기종 내에서 스캐닝 프로그램 따라서도 또 달라지니 딱 정해진 값이 아니라 아 그냥 저정도 범위구나 생각하면 편하다.
  4. ↑ MRI 스캐너와 연결된 컴퓨터는 다양한 스캐닝 알고리즘을 가지고 있으며, 이를 MRI 스캐너에 전달해 다양한 스캔 프로그램을 돌려볼 수 있다. 가령 지멘스의 구형 MRI 스캐너는 T2 -> Fluid -> Attenuation Inversion Recovery -> Diffusion Tensor Imaging -> Gradient -> KISS -> RAGE -> BIDE -> T1 순으로 진행된다. 진행 시간은 약 13분.
  5. ↑ 춍춍춍해서 듣기 좋지만 소리가 작아서 소리를 높히다보면 뜬금 기계음 때문에 놀랄 수 있다.
  6. ↑ 유튜브에 MRI sound로 검색하면 많이 나온다.
  7. ↑ 15mT 에서 100mT 정도의 주 자기 모멘트를 살짝 틀어주는 자기장. 최신 장비의 경우 그라디언트 코일과 XYZ 코일을 통해 정확하게 3차원 좌표 내에서 경사자장의 위치를 지정하는것이 가능하다.
  8. ↑ 아래 나올 1.5T 정도의 주자기장과는 다른 별도의 자기장이다. 애초에 1.5T 정도의 어마어마한 자기장은 빠른속도로 on/off 가 불가능하다(...) 참고로 이 경사자장은 Mhz 단위로 전환되어서 실제로 사람 귀에 들리진 않는데 이 경사자장을 발생시키는 주기가 사람 귀에 아주 잘 매우 크게 들린다. XYZ+그라디언트방식 기준으로 지잉/지잉/지잉(Draft모드 오버뷰) 또는 긔이이이잉(저속 Cervical)~ 또는 끽끽끽끽(Lumbar)하는 소리 사이에 턱턱턱턱턱 거리는 소리가 나고 또는 툭툭툭 거리는 소리만 나게 되는데 그 주기가 몸의 1개 단층에 대한 MRI 이미지를 형성하는 소리다. XY코일이 작동하는 소리가 주로 높은 소리로 들리고 Z축 코일은 XY스캔이 끝나야 다음 포지션 지정 전류로 바뀌기 때문. X축을 기준으로 스캔하는지 Y축을 기준으로 스캔하는지는 기기마다 다르지만 Z축, 즉 사람의 키방향은 모든 제품이 가장 마지막에 경사자장 지정전류를 변경한다.
  9. ↑ MRI 장치 내부엔 초전도 자석의 자성을 유지하기 위한 냉각장치가 있어서 거기에 액체질소나 액체핼륨이 들어가다보니 좀 많이 차갑다!
  10. ↑ 자기장 세기가 높을수록 해상도가 높다
  11. ↑ 실제로는 군번줄같이 가벼운 것들은 위의 테이블 같은 물체만큼 가공의 위력을 나타내지는 않다. 그러나 군번줄이 조각조각 해체되어 기계내부로 빨려들어가 붙어버린다면 붙어버린 조각 하나하나를 다 찾아서 떼어내기 전까지 기계는 사용할 수 없다. 안전상의 문제라기보다는 해당 금속이 붙어버린 위치방향의 영상 자체가 안나오기 때문. 이는 보철이나 인공관절등을 사용한 환자를 MRI 스캐너를 통해 스캔할 때도 나타나는 현상인데, 해당 금속이 와전류를 발생하여 경사자장을 왜곡하며 RF코일에서 나온 탐지용 라디오 전파를 차폐하게된다. 그 결과 해당 금속물체(철이던 아니던) 부근부터 영상이 검게 변해서 아무것도 안 보인다. 주 자기장이 강하고 경사자장도 강하고 XYZ+그라디언트가 모두 있는 최신 기기로 갈 수록 검게 변하는 부위가 줄어들지만 그래도 문제는 문제. X-ray랑 비교해보자. MAVRIC-SL-MRI-Sequence.jpg
  12. ↑ 그렇다고 안전하다는 소리는 아니다. 환자를 MRI 기기에 눕혀놓은 상태에서 상의 앞주머니에 있는 볼펜이나 명찰 등이 MRI 기기로 날아가면 환자를 긁고 지나갈 수 있다. 이것도 엄연한 의료 사고.
  13. ↑ MRI 검사도 상당히 다양한 옵션이 있다. 그리고 이 옵션을 추가할때마다 가격은 올라간다. 뇌의 경우 MRI+MRA+조영제 하면 거의 개인병원에서 저렴하게 해도 60만원이 넘는 경우가 허다하며 대학병원이라면 100만원 수준)