MRI의 구조 (feat. fMRI)

오늘은 MRI의 구조에 대해 알아보려고 합니다. MRI는 Magnetic Resonance Imaging의 약자로, 한국어로는 자기공명영상이라고 합니다. 최근 심리학계에서도, 특히 관련 신경과학과 뇌과학 분야에서는 뇌의 신경 반응을 측정하기 위해 MRI를 많이 사용하고 있습니다. 우선, MRI와 fMRI는 어떻게 다른지 간략하게 알아보고, MRI의 구조에 대해 자세히 알아봅시다.

 

MRI와 fMRI의 차이

• MRI
  • 뇌의 해부학적인 구조를 측정합니다. (Brain Anatomy)
• functional MRI (fMRI)
  • 뇌의 기능을 알기 위해 뇌의 신경 반응을 간접적으로 측정합니다. (Brain Function)
  • MRI 기계를 사용하지만, 해부학적인 측정과는 다른 방식으로 설정하여 신경 반응을 간접적으로(혈류를 통해) 측정합니다.

 

MRI의 구조

MRI의 가장 핵심적인 부분으로는 총 세 가지가 있습니다.

1. 자석 (Magnet)
2. 경사자장(그래디언트) 코일 (Gradient Coil)
3. 무선 주파수 코일 (Radio Frequency Coils)

MRI의 구조

 

1. 자석 (Magnet)

• 매우 강한 자석
• 주로 3T(Tesla; 테슬라: 자기장의 단위)
  • 지구의 자기장은 0.5 Gauss이며, 1T는 10,000 Gauss입니다. 따라서 MRI에 사용되는 3T 자석의 자기장은 지구 자기장의 6만 배일 정도로 강력합니다.
• 주로 한 번 켜지면 며칠씩 켜져 있으므로 안전 수칙을 잘 지키는 것이 매우 중요합니다.

 

2. 경사자장 코일 (Gradient Coil)

• 3T 자석에서 강도의 변화도(경사도; Gradient)를 주는 역할
• 특정한 방향(x, y, z)으로 변화도(경사도; Gradient)를 줄 수 있도록 코일이 특정한 방식으로 조작되어 있습니다. 뇌 영상 촬영 시 경사자장 코일의 정보를 통해서 어느 뇌 영역이 활성화 되어 있는지 간접적으로 추론할 수 있습니다.
• Shim Coil: 자기장의 왜곡을 조절하는 역할
  • 환자가 MRI 안에 위치하면서 자기장에 약간의 왜곡이 발생할 수 있는데, 이러한 왜곡을 조절합니다.

 

3. 무선 주파수 코일 (Radio Frequency Coils)

• 원하는 신체 부위의 선명한 영상을 얻기 위해 사용하는 코일
• 종류가 매우 다양합니다. (12-channel head coil, 8-channel knee coil, etc)
  
  • Head Coil: 뇌 영상을 얻기 위해 사용하는 코일로, 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio)가 준수합니다.
    • 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio): 노이즈에 비해 신호가 얼마나 강력한지 살펴보는 지표입니다. 노이즈(잡음)는 우리가 측정하고자 하는 신호를 방해할 수 있는 요소로 작용합니다.
  • Surface Coil: 타깃으로 하는 위치(Hotspot)에서의 신호 대 잡음비가 더 좋기 때문에 해상도가 더 높은 영상을 얻을 수 있습니다. 뇌에서도 특정 부위의 선명한 영상을 얻고자 할 때 많이 사용합니다.

 

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여기까지 MRI의 '구조'에 대해 집중적으로 살펴보았습니다. 다음 포스팅에서는 MRI의 '원리'에 대해 다뤄보도록 하겠습니다. 읽어주셔서 감사합니다!