미국 국립보건원(NIH)과 지멘스의 연구진이 표준 자기공명영상법(MRI)보다 에너지를 적게 사용하는 고성능 저자기장 MRI를 개발했다.

MRI는 현대 의학에서 개발한 가장 복잡한 진단 장비 중 하나다. 이 장비는 기능 이상이나 파열, 종양 등을 포함해 질병을 감지할 수 있는 수많은 절차를 활용할 수 있다는 장점이 있지만, 다량의 에너지를 소모하는 단점이 있었다.

공동 연구팀이 개발한 새로운 '마그네톰 이어러(MAGNETOM Aera)'는 저자기장 시스템 덕분에 전력 소모를 줄이는 동시에 양질의 스캔 이미지를 촬영할 수 있다. 심지어 심장과 폐의 영상은 전보다 더 명확해졌다.

저자기장을 사용하는 새로운 MRI 시스템

MRI는 진단의학에서 사용되고 있는 다른 영상 촬영 도구보다 부작용과 성능 측면에서 균형을 이루고 있다. 

MRI는 침습하지 않고 표적의 영상만을 촬영할 수 있다. 두뇌나 폐, 사지 말단 같은 신체 부위의를 검진하기 위해 자기장을 사용하는 원리이다. 임상의들은 X레이나 CT에 방출되는 방사선에 환자를 노출시키지 않으면서 문제를 찾을 수 있다.

MRI 기계의 핵심은 강력한 자기장을 만들어내는 자기다. 자기장은 체내에 있는 양성자를 정렬할 수 있게 만든다. MRI를 촬영하는 환자는 거대한 기계로 덮여 있는 거대한 자석 안으로 들어가는 것이라고 설명할 수 있다. 자석 내부로 들어간 환자는 기계에서 나는 커다란 굉음을 듣게 된다. 여러 촬영 도구처럼 MRI를 촬영할 때 환자는 움직여서는 안 된다.

NIH와 독일 다국적 대기업 지멘스는 기존의 표준 MRI에 비해 뛰어난 해상도를 내면서 전력 소모가 적은 MRI 기계를 개발했다. 두 기관의 연구진은 에너지 소모를 낮추는 데 중점을 뒀다고 강조했다.

NIH의 아드리안 캠벨 워쉬번 박사는 "공기가 MRI 영상을 왜곡하기 때문에 폐 MRI가 가장 선명하지 않은 것으로 알려졌다"며 "하지만 최신식 영상 기술을 장착한 저자기장 MRI 시스템으로 폐를 깨끗하게 볼 수 있게 만들었으며 조영제로 산소 흡입을 사용하고 있다"고 말했다.

MRI의 장점과 안전성에도 불구하고 MRI를 촬영할 수 없는 환자도 많다. MRI는 자석을 사용하기 때문에 금속이나 전기 부품으로 구성된 보형물을 이식한 환자는 MRI 촬영을 할 수 없다. 그리고 호흡이 결과에 상당히 영향을 미치기 때문에 폐 영상 판독에는 신뢰성이 떨어진다는 단점이 있다.

개량 MRI의 특별함

공동 연구진은 새로운 접근법을 적용해 마그네톰 이어러를 상용화했다. 1.5T 디폴트 자기장 강도에서 0.55T로 줄이고 성능을 테스트했다. 하지만 현대식 하드웨어 부품과 소프트웨어 특징은 변경하지 못했다. 

연구팀은 처음에는 사람의 조직을 복제한 대상을 촬영했고 가능성이 있다는 것을 확인했다. 이후, 건강한 지원자와 질병 진단을 받은 환자를 대상으로 장치를 테스트했다. 그리고 디폴트 MRI 모델을 사용해 동일한 대상을 테스트했다.

연구 결과, 0.55T에서의 MRI는 인체의 특정 부위를 촬영하는 데 어떠한 문제도 없었다. 더구나 전력 소모와 해상도 측면에서도 더욱 효율적이었다. 연구진은 0.55T에서 보다 선명한 폐 영상을 볼 수 있었으며 폐 낭종과 림프관평활근종증을 앓고 있는 조직을 관찰할 수 있게 됐다.

게다가 연구진은 저자기장에서 MRI를 촬영하는 환자가 호흡을 해도 영상 해상도를 개선할 수 있는 방법을 개발했다. 환자가 호흡을 할 때 폐 조직은 보다 밝게 나타난다. 이때 스캐너는 쉽게 추가적인 세부내용을 포착할 수 있으며 에너지 사용도 적다.

연구진은 MRI의 자기장 강도를 낮춰도 심혈관과 폐 질환 진단에 매우 도움이 될 수 있다고 결론 내렸다. 그리고 최적화된 자기장 강도를 갖춘 미래의 MRI 기계는 중추신경계와 복부, 심지어 수면 장애를 관찰하는 데 사용할 수 있을 것이라고 덧붙였다.

2016년, 미국은 의료 진단에 MRI를 가장 많이 사용하는 국가 중 하나였다. 미국 인구 1,000명 당 약 120.7명이 MRI를 촬영했으며, 그 다음으로 아이슬란드(93.8명)였다. 그리고 그 다음으로 캐나다와 호주 순이다.