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게이들 안녕?


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드디어 주말이 시작됐다 이기


오늘은 금요일 밤. 잉여롭게 의료기기 CT의 작동 원리에 대해 간단히 알아보도록 하자.


CT는 이미 많이들 아는 것 처럼 엑스레이를 매개체로 3D (어디 가서 무식하게 삼디라 지껄였다가 애미 뒤질정도로 개쪽먹지 말고 쓰리디라고 하자) 이미징을 하는 의료영상기술이야.


엑스레이를 이용해서 처음으로 인체의 일부를 이미징한 것은 독일 물리학자인 빌헬름 론젠(?) 이라는 사람이라고 해.


1800년대 후반 당시 발명된지 얼마 되지 않아 안정성 검증따위는 되지도 않은 엑스레이 광원으로 마누라의 손을 마루타로 이미징 했다더라. 


아내가 받았다에 이은 상남자 시리즈 ㅍㅌㅊ?


아래는 그 사진. 넷째 손가락에 두꺼운 부분은 결혼반지인듯.


First_medical_X-ray_by_Wilhelm_Röntgen_of_his_wife_Anna_Bertha_Ludwig's_hand_-_18951222.gif


X-ray는 전자기파 중에서도 파장대가 수나노미터 이하의 초단파장 영역대를 통틀어 부르는 말이야.


그 중 의료용으로 사용되는 파장영역은 수십 피코미터대라고 한다.


엑스레이 광자가 가지는 에너지와 파장은 반비례 관계라서 엑스레이 파장이 짧을 수록 에너지가 높고 인체를 쉽게 투과한다.


대부분이 물로 이루어진 인체의 부드러운 조직과 달리 뼈는 밀도도 높고 칼슘처럼 비교적 무거운 원자를 많이 포함하고 있어서 투과하기 위해 광자당 에너지가 더 많이 필요해.


그래서 그 파장을 적당히 잘 선택하면 부드러운조직은 잘 투과하고 뼈는 상대적으로 덜 투과하도록 만들 수가 있지. 


그게 엑스레이로 인체를 이미징 하는 원리야.

 


xray.jpg

 

일반적인 엑스레이 영상의 문제는 이차원 투영영상 밖에 보여줄 수 없다는 한계가 있지.


그래서 두부영상을 찍으면 아래처럼 나오는데 이러면 운지해서 두부가 완전히 으깨지면 모를까 미세한 균열은 발견하기 쉽지 않겠지? 


Skull_XRAY_LateralView.jpg


또한 뼈는 어느 정도 보이지만 뇌구조는 사실상 보는 것이 거의 불가능해. 


그래서 삼차원적으로 이미징하면 좋겠다고 생각한 사람들이 1900년 초반부터 나오기 시작하지만 강력한 컴퓨터 기술이 없던 시절 실현시킬 방법은 없었어.


하지만 수학적으로 삼차원 이미징이 가능할 수도 있음은 1917년 요한 레이돈에 의해 이미 보여져.


일게이들 중 일부는 레이돈 트랜스폼이라고 들어본 적 있을거야. 그 레이돈임.


레이돈 트랜스폼이나 관련 이론에 의하면 X-ray 이미징을 360도 돌려가면서 촘촘하게 여러각도에서 찍으면 수학적으로 3차원 이미지를 재구성할 수 있어.


아래 그림처럼 가운데 원통안에 사람을 넣은 뒤 움직이지 못하게 고정시키고 광원과 디텍터를 360도 회전시키면서 이미징을 해보자.

400px-Fig_8_3rd_Gen.png

그러면 아래와 같은 데이터가 얻어짐. 저런 데이타를 Sinogram 이라고 불러. 


ReconstructImageExample_02.png


근데 호옹이 그냥 엑스레이를 각도별로 쫘악 늘어놓은 이미지라 인간의 두뇌로는 판독이 불가능하다 이기. 


이론적으로는 위해 말한 레이돈 트랜스폼 같은것을 사용해 삼차원 이미지를 재구성할 수 있지만 요새는 그렇게는 거의 안한다.


대신 Filtered Back Projection이라고 해서 저걸 그냥 각도별로 360도 돌려가며 역투영시켜서 중첩시켜 버리는 거임.


물론 그냥 단순히 역투영으로 중첩만 시키면 퀄리티가 떨어져서 여러가지 필터링 작업을 거치는데 그래서 이름이 Filtered back projection 임.


이건 비디오로 보는게 이해가 빨라서 유튜브 링크를 걸게.



360도 다 돌려가며 투영하니 사각형 세개가 딱 나오노!


위에 설명한 과정을 실제 인간 두부에 적용하면 아래와 같은 이미지를 얻을 수 있다.


Computed_tomography_of_human_brain_(14).png


오 이제 뇌가 좀 보이노. 


아무래도 뇌 자체를 보기에 퀄리티는 MRI에 비해 많이 떨어지는 경향이 있지만 두개골 보기엔 충분하다 이기.


CT는 3차원 영상이기 때문에 위처럼 단면 하나만이 아니라 아래처럼 3차원적으로 재구성도 가능하지.


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또한 3D이기 때문에 아무 단면이나 재구성해서 볼 수도 있어.


PediatryCT.JPG

CT는 당시 의료영상 분야에서 가히 혁명이라 볼 수 있는 거였어.


부검이라면 모를까 치료를 목적으로 절개 없이 단면을 보는게 불가능한 시절이었으니까.


CT는 MRI에 비해 상대적으로 많이 저렴해 여전히 매우 많이 쓰이는 의료영상 기술이다.



3줄 요약


1. CT는 엑스레이를 기반으로 하는 3차원 의료영상기술임

2. 엑스레이로 인체를 360도 돌려가면서 찍은 데이타를 Filtered Back Projection이라는 과정을 통해 3차원 이미지로 재구성 가능.

3. CT는 MRI에 비해 저렴해 대학 병원 등에서 여전히 매우 많이 쓰이는 ㅅㅌㅊ 의료영상기술.



다음에 기회되면 MRI 의 작동 원리에 대해 설명할게~