의학발전의 신기원 ‘MRI의 원리’

환자의 몸에 메스를 대거나 X레이로 투시하지 않고도 장기의 내부를 들여다볼 수 있는 자기공명영상장치(MRI)는 의학 발전의 신기원을 이룩했다.

실제 지난 2003년 10월 노벨상 선정위원회는 MRI를 발명한 미국 폴 로버터와 영국 피터 맨스필드 박사에게 노벨 생리의학상을 안겨줬다. 당시 위원회는 MRI는 인체에 무해한 방식으로 인체 장기의 영상을 전달해 의학 진단과 연구에 획기적인 전기를 마련했다며 수상자의 업적을 높이 평가했다.

MRI는 △X레이처럼 이온화 방사선이 아니므로 인체에 무해하고 △3-D 영상화가 가능하고 △CT에 비해 대조도와 해상도가 좋고 △원하는 면의 인체 단면상을 만들 수 있는 등 여러 가지 장점으로 인해 널리 쓰이고 있다.

■MRI는 자석 원리를 응용해 만든 장비

MRI의 원리는 초전도자석을 활용해 인체를 구성하는 물질의 자기적 성질을 측정해 컴퓨터를 통해 영상화하는 것이다.

지구자석의 세기를 1이라고 가정하면, 초전도자석은 약 10만배의 자성을 갖는다. 인체의 심장은 지구자장의 100만분의 1. 인체의 뇌는 약 1억분의 1정도의 자성을 갖고 있는 것으로 알려졌다.

수소 원자의 핵은 양성(+) 전기를 띠고 있다. 원자마다 고유의 회전수로 회전운동을 하는데 이는 작은 자석과 같다. 따라서 체내의 물이나 단백질 등 거의 모든 분자의 변화를 자석을 활용해 관측할 수 있는 것이다.

■지구 자석보다 강력하다

지구 자석보다 약 10만배나 더 강한 초전도자석을 이용한 MRI안에 사람이 들어가도 인체에는 큰 이상이 없다. 인체 자석의 에너지 변화는 매우 약하기 때문이다. 휴대폰으로 통화를 하는 정도의 가벼운 영향만 줄 뿐이다.

다만 MRI 장비 근처에 철로 된 물건을 가지고 가거나, 심장 박동기를 체내에 장착하고 있는 사람은 자석에 의해 장이 멈출 수 있다. 또한 강한 자력으로 인해 신용카드처럼 자력을 이용해 정보를 기록하는 것들은 내용이 모두 지워져버릴 수 있다.

한국기초과학지원연구원 전영호 연구원은 “MRI가 강력한 자석이기 때문에 검사를 받을 때 걱정하는 사람이 많지만 MRI 장비는 X-RAY와 달리 비교적 안전한 검사기기”라고 말했다.

■단백질도 볼 수 있다

초전도자석을 활용하면 인체내 작은 분자 및 단백질까지도 관측이 가능하다.

전 연구원은 “단백질은 대개 나노미터((1㎚=10억분의 1m) 정도의 크기다. 초전도자석은 이를 볼 수 있다.

그 외에도 비타민이나 아미노산 등 더 작은 물질도 관측이 가능하다”고 설명했다.

전 연구원은 “병이 생긴다는 것은 단백질들이 제 기능을 수행하지 못하거나 과하게 활동하는 경우다”며“단백질의 기능을 조절하거나 억제 하는 조치를 취하면 질병을 치료 할 수 있다”고 설명했다.

단백질의 기능과 모양을 좀 더 자세히 관측할 수 있다면 우리의 생명을 위협하는 질병, 노화, 기능부전 등으로부터 해방돼 건강한 삶을 기대할 수 있다는 해석이다.

/[e-mail]조성진기자

■사진설명=자석을 이용해 인체의 내부를 관측하는 자기공명영상장치(MRI)