물리학과 첨단기술 April 2008 54

자석모델 47/40 70/20 70/30 94/20 94/30 117/16

Field(T) 4.7 7.0 7.0 9.4 9.4 11.7

Bore

직경(mm)400 210 310 210 310 155

최대시료

크기(mm)198 72 154 72 154 72

그림 1. 초전도자석의 자기장 세기에 따른 구분.

실험기기 소개

자기공명영상(MRI) 장비를 이용한 소동물 영상 연구

그림 2. (좌) 해상도가 48 ×48 μm2, 두께가 0.7

mm인 mouse brain T2 강조영상의 예. 실험

소요시간 = 6분 40초. (우) CryoProbe를 사용

하여 25 µm의 해상도로 얻은 소뇌 부분의

T2* 강조영상.

자기공명 상 (MRI, magnetic reso-nance imaging)이란 생체 내에 있는 원

자핵에 외부로부터 에 지를 주어 그 핵

에서 발생하는 핵자기공명(NMR, nu-clear magnetic resonance) 신호를 얻

어 상화하는 것인데, 주로 이용되는 원

자핵은 수소원자 핵인 양성자(proton)이다. 자기모멘트를 갖는 원자핵이 외부 자

기장 (B0)의 크기에 따라 소 지만분리

(Zeeman splitting)에 해당하는 에 지

주고받음에 따라 신호를 찰하게 되며, 이를 상화함으로써 생체 내부를 일정

두께 간격으로 들여다볼 수 있다.약 40년 에 개발된 MRI 기술은 병

원에서의 질병 진단에 반드시 필요한

장비로 자리매김하 으며, 한 신약개

발에서의 임상, 새로운 질병진단

치료기술 개발 등에 활용되고 있다.병원에서 질병진단에 사용되고 있는

자기공명 상 장비는 1.5 T가 부분이

며 최근 3 T까지 보 되고 있다. 자기

장의 세기가 커지면 상의 해상도와

신호 잡음비가 좋아지고, 따라서 보다

정확한 진단이 가능해진다. 특히 소동물

(mouse 는 rat)을 상으로 한 자기

공명 상 응용기술 개발 단계에서는 고

자장의 필요성이 더욱 크다. 동물 용

자기공명 상 장비는 주로 4.7 T 이상

이며 세계 으로 7 T 100여 , 9.4 T 이상이 60여 가 설치/운 되고 있

는데, 9.4 T 이상의 장비에 한 수요

가 빠르게 증가하고 있는 추세이다.국내에는 4.7 T 3 (한국기 과학지

원연구원, 서울아산병원, 원 의 ), 7 T 2 (삼성서울병원, 국립암센터), 9.4 T 2 (가천의 암당뇨연구소, 한국기 과학지원연구원 (2009년 정))

가 설치/운 되고 있다.소동물 상을 한 장비는 자석의

bore 크기가 160~400 mm로서, 직경

이 200 mm 이하의 동물이 가능한데, 7 T 이상에서는 70 mm 이하, 즉 들쥐

(rat) 정도 이하의 동물까지 가능하다. 한 자기장차폐 기술이 채택되어 stray

field에 의한 5 G 범 가 자석 심으로

부터 3 m 정도로 좁 졌고, 액체질소를

쓰지 않고 액체헬륨 순환액화 방식의

기능이 도입되어 도자석의 유지

리가 훨씬 편해졌다.한, 인체용 자기공명 장치에서나 볼

수 있었던 실험체 자동 슬라이딩 시스

템이 도입되어 실험체의 치인식

조 이 한결 편하여 사용자의 실험 비

시간이 상당히 축소되었다. RF 코일과

pre-amplifier를 매우 낮은 온도 (~10 K)에서 사용하는 CryoProbe의 도입은

일반 상온에서의 실험에 비하여 최소 2배 이상의 신호 잡음비를 증가시킬 수

있어서, 상 으로 짧은 실험 시간에

보다 나은 해상도의 상을 얻을 수 있

도록 장비성능이 발 하고 있다.ParaVision 소 트웨어는 2D/3D MRI

/MRS 데이터 측정, 상화, 분석

상처리의 구성 요소를 갖추고 있다. 뿐만 아니라 PRESS, STRAM, 그리고

CSI 같은 국소 spectroscopy 기능이

포함되어 있어서 보다 쉽게 데이터 측

정, 상 처리, 상 해석 분석 등을

할 수 있다.자기공명 상을 이용한 소동물 상

응용 분야는 이에 필요한 장비의 하드

웨어 software의 개발/발 에 힘입

어 매우 다양해지고 있으며, 1) 분자/세포 수 에서의 생물학 상 연구, 2) 기세포의 이동 분화, 치료효과

연구, 3) 임상 단계에서의 신약 후보

물질 검증, 4) 분자/세포 상을 이용

한 질병 조기 진단법 개발, 5) 뇌구조

기능 연구 등으로 활용도가 증가되

고 있다.

[브루커바이오스핀코리아 (ht tp://www.

bruker-biospin.co.kr), 한국기초과학지원연

구원 자기공명영상팀 홍관수 박사(kshong@

kbsi.re.kr)]