의료영상기기전자정보공학과 96107622 정준호목 차1. 서 론 2. 본 론 ● 의료 영상 기기의 분류 1) X-ray imaging 2) Computerized Tomography (CT) 3) Magnetic Resonance Imaging (MRI) 3. 결 론 4. 후 기 5. 기 타1. 서 론• 우리가 흔히 병원에 가서 받는 정밀진찰에는 X-ray, CT, MRI, 초음파, 내시경 등이 있다. 각 의료영상장비의 원리를 알아보고 어떤 장점과 단점 이 있는지 살펴보도록 하자. 여기서는 평소에 많이 들어보았지만 어떤 원리인지는 잘 몰랐던 MRI와 CT 에 관해서 중점적으로 다뤄보았다. 간단히 요약해보면 MRI는 X-ray처럼 이온화 방사선이 아니므로 인체에 무 해하고, 3-D 영상화가 가능하고 CT에 비해 대조도와 해상도가 더 좋으며, Multiplanar Imaging으로 원하는 면의 인체 단면상을 만들 수 있는 등 여러 가지 장점으로 인해 널리 쓰여지고 있다.2. 본 론1) X-ray imaging 뢴트겐 검사라고도 한다. 진료 X선의 설비에는 규모가 큰 것 또는 기술적으로 숙련 을 요하는 조영법 등도 있지만, 일반적으로는 비교적 간단하게 조작할 수 있기 때문에 임상 각 과에서 널리 이용한다. X선은 진공방전에 있어서 음극에서 고속으로 튀어나 오는 전자선을 중금속에 충돌시키면 발생하는 파장이 짧은 전자파로서, 물체에 대하 여 투과도가 매우 강할 뿐 아니라 형광작용이 있어서 눈에 보이지 않는 X선을 가시광 선으로 바꿀 수가 있다. 동시에 사진작용도 있으므로 사진 필름에 촬영이 가능하며, 또한 투과 X선의 일부는 물질에 흡수되어 감약되기 때문에 물질 중의 밀도나 두께 등 의 변화를 찍어 낼 수도 있다. 이러한 특성을 이용하여 인체 중의 병변을 발견하는 방 법이 X선 검사법이다. 또 X선의 세포 등에 대한 파괴작용을 응용하여 질환을 고치려 고 하는 것이 방사선요법의 일종인 X선 요법이며, X선은 진단과 치료의 양방면에 응 용한다.X선 발생장치는 고전압 발생장수 있어 중 복 검사의 고통과 시간을 줄일 수 있는 장점이 있다. • CT는 회전하는 X선관과 검출기를 이용해 인체내부를 단면으로 잘라내어 영상화하는 장치다. 이 영상은 일반 X-선상에서 볼 수 없었던 연부 조직(혈액, 뇌척수액, 회질, 백 질, 종양 등)의 작은 차이도 기록할 수 있으며, 얻어진 데이터를 재구성하여 3차원 영 상을 만들어 낼 수도 있다. • CT는 그 성능에 따라서 여러 가지로 나눌 수 있다. 일반 CT는 촬영시간이 많이 걸리 고 따라서 성능이 제한적이고 일부 질환의 구별(간암과 혈관종)이 힘들었다. 최근 나 선 CT (Spiral CT = helical CT)가 만들어지면서 그 속도와 성능이 획기적으로 개선되 었다. 특히 조기 간암의 발견과 간내악성종양과 양성종양의 구별에는 나선 CT가 필수 검사로 인식되고 있다.◈ 구성과 원리 구조와 원리는 다음과 같다. 검사실에 놓이는 것은 CT 스캐너 본체인데, 이것은 환 자가 검사 중 몸을 움직이지 못하게 고정시키는 침대와 이것을 둘러싸는 커다란 도넛 형의 부분으로 구성된다. 도넛형 부분에는 환자의 몸을 중심으로 하여, X선과 X선 검 지기가 서로 마주보게 배치되어 있으며, 이 둘은 쌍을 이루어 환자의 주위를 회전하 게 되어 있다. X선판은 X선의 짧은 펄스를 발사하면서 회전하고, 검지기는 X선 펄스 가 발사될 때마다 검지한 X선량을 전류의 강약으로 환산하여 별실의 컴퓨터로 보낸 다. X선판이 1회전하는 동안 환자는 여러 각도에서 촬영되어, 촬영각도에 따르는 X선 흡수량의 미세한 변화가 컴퓨터에 기록된다. ◈ 컴퓨터 단층촬영(Computed tomography)의 특징 X 선속은 진단의 대상이 되는 단면만을 통과하므로, 재구성화상에는 단층면 이외의 정보는 전혀 포함되지 않은 완전한 2차원 화상이며,X 선속이 좁기 때문에 산란선의 영향이 일반 촬영에 비하여 극히 적다는 것과 높은 검출효율을 가지고 있는 검출기를 사용하여 다방향에서의 정보를 계측하고 재구성하므로 자체 내부의 근소한 흡수계수 의 차(±0.게 세 부분으로 나뉘게 되는데 그 것은 다음과 같다. 1) Gantry 2) Operating Console 3) Computer Gantry의 구성은 주자석과 몇 개의 전자기적 장치(secondary magnetic field)로 구성되어 있다. Operating Console은 일반적으로 MR 영상을 보여주는 Momitor와 Keyboard 그리고 Scan 조건과 Scan 상황을 보여주는 Momitor 와 Keyboard로 되어있다. Computer는 CT에 서 사용되는 것보다 훨씬 빠르고 큰 것이 사용된다. 1) Gantry MRI에 사용되는 강한 자성을 만드는 데에는 세 가지 방법이 사용된다. 하나는 영구 자석을 사용하는 방법이고 다른 두 가지는 전자석을 이용하는 방법이다. 전자석을 이 용하는 것으로는 Resistive Magnet과 Superconducting Magnet으로 나뉘는데 현재 병원에서 사용되어지는 것은 대부분 Superconducting Magnet이다. 실제 임상에서 사용되는 MRI의 자장강도는 0.06-2.0Tesla정도이며, 고균일성을 유지해야 한다.2) Operating console Operating Console은 일반적으로 MRI영상을 보여주는 Momitor와 Keyboard 그리고 Scan 조건과 Scan 상황을 보여주는 Momitor와 Keyboard로 되어있으며, CT와 유사 하게 Operating Console과 Remote Console로서 구분 제작되는 경우도 있다. 대부분 의 CT의 Cons ole을 응용하여 제작하였기 때문에 거의 유사한 모습을 가지고 있으나 Large Acquisition Console은 크게 차이가 있다. 3) Computer MRI systen에서 요구하는 computer는 영상을 만들기 위해 얻어지는 Data의 양이 엄 청나기 때문에 용량이 엄청나게 크고 처리속도가 빠른 Minicomputer를 사용하게 된 다. 실제로 MRI에서 만들어 내는 Image를 Data수로 환산해 보면, 128 조직들의 구별이 가능하게 되는 것이다 ◈ MRI 검사의 장점 -자장과 고주파를 이용하여 검사하므로 인체에 해가 없어 안전하다. -비침습성 검사이므로 고통이 전혀 없다. -한번의 검사로서 여러 방향의 단면상을 얻을 수 있고 3차원적 영상들을 얻을 수 있 어 병변의 이해 파악에 뛰어나 다른 검사에서 발견하기 어려운 병소의 진단이 용이하 다. -X-선, CT, 초음파와는 달리 뼈나 공기에 의한 영향을 받지 않으며, 기존의 검사에 비 하여 후두부, 뇌기저부, 뇌간부, 척수병변을 특히 잘 볼 수 있다. -조영제를 사용하지 않고도 검사를 할 수 있어 환자에게 편하고, 얻어진 혈관의 구조 를 3차원적으로 돌려가면서 검사할 수 있다. (특수한 경우 사용되는 MRI용 조영제는 인체에무해하다.) -연부 조직의 해상력이 좋아서 뇌, 무릎의 연골을 비롯한 골관절계의 검사와 척추 디 스크 도 비침습적으로 검사 가능하다3. 결 론• 현재 자기공명영상에 관련된 많은 다양한 기술들이 연구 개발되고 있으나 이 중 두각 을 나타내는 분야 중 하나는 초고속영상기법에 의한 측정 시간의 단축과 그에 따라 수 반되어 감소하는 영상의 질 향상, 그리고 초고속영상기법을 응용한 새로운 영상습득기 법의 개발에 있다. 영상측정시간을 최대한 단축을 하고자 하는 주요 요인으로서 자기공 명영상의 질을 떨어뜨리는 요인인 측정 대상의 움직임에 대한 영향을 최소한 줄임으로 서 초고속영상기법이 필요한 확산강조 영상과 기능적 영상기법과 같은 여러 가지 자기 공명영상기법이 임상 응용에 사용될 수 있다는 것을 들 수 있다. 새로운 측정기법 개발과 주자기장세기의 증가, 경사자계에 관련된 성능 향상, 고성능의 코일의 개발, 고속의 신호처리장치 등 시스템의 성능 향상은 자기공명영상기법이 인체 조직의 해부학적 정보 뿐만 아니라 대사활동, 혈류 역학적 정보, 확산활동, 뇌의 기능적 활동 등 다양한 생리학적 정보를 제공하는 진단의학영역에서 독보적인 존재로서 자리 잡는 데 있어 결정적인 요인으로서 작용할 것이라 생각한다. • CT는 D 상을 찾아내는 초음파탐상기나 초음파진단기 등도 초음파의 특징을 이용한 것이다. 의학분야에서는 신체 내부구조의 영상을 얻는 데 X선 대신 저출력 초음파를 사용한다. 의학에서 이용하는 초음파의 주파수 범위 는 대개 1~20MHz 정도이다. 인체에 전혀 무해한 초음파(음파의 일종) 를 몸 안에 투과시켜 반사되는 음파를 영 상으로 변환, 모니터에 나타내는 검사이 다. 인체에 무해하다는 장점으로 주로 산 부인과에서 많이 사용하고 있으며, 내과적 진단(간, 담낭, 신장, 비장, 췌장, 방광 등) 에도 많이 사용한다.◈ 감마카메라 섬광카메라의 특징은 감마선 입사위치 결정방법에 있으며, 검출기는 원판 또는 사각 형의 NaI(Tl) 섬광체, 광도체, 여러 개의 광전자 증배관 그리고 위치계산회로 등으로 구 성되어 있다. 조준기를 통과한 감마선이 섬광체 내에서 상호 작용을 일으켜, 흡수 에너 지에 비례한 섬광이 발생되며, 이 섬광은 각각의 광전자증배관으로 모이게 된다. 섬광 의 강도는 발광 위치로부터의 거리에 따라 차이가 있으며, 모여진 섬광량에 비례한 전 기신호가 출력된다. 출력은 발광점이 가까울수록 크게 되며, 이들의 출력 신호에 따라 발광점의 위치가 전기적으로 계산되어 X 및 Y 좌표신호가 얻어지고, 이 위치에 대응하 여 음극선관상에 발생한 휘점을 필름상에 노출시켜 핵의학 영상을 얻는다. 섬광카메라를 이용하여 핵의학 영상을 얻기 위해서는 입사 감마선을 제한하기 위해 조 준기(collimator)을 사용하여야 한다. 조준기는 섬광카 메라의 분해능과 감도를 결정하는 중요한 인자로서 광 학계의 렌즈에 상당하며, 구멍에 평행하게 입사하는 감 마선만 통과시키고 기타 방향으로 입사하는 감마선은 납으로 된 격벽에 의해 차폐된다. 조준기는 검사목적은 물론 이용되는 방사성 핵종의 감 마선 에너지 등에 따라 선택 사용된다.◈ 양전자 단층촬영 (Positron Emission Tomography, PET) 생체 내에 양전자를 방출하는 방사성 동위원소로 표지된 방사성 의약품을 투여한 후, 양전ow}
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