MRI 및 NMR용 영구자석

MRI는 어떻게 작동하나요?

MRI는 신체의 양성자가 해당 자기장과 정렬되도록 하는 강력한 자기장을 생성하는 강력한 자석을 사용합니다. 그런 다음 고주파 전류가 환자를 통해 펄스되면 양성자가 자극되어 평형 상태에서 벗어나 자기장의 인력에 저항하게 됩니다. 고주파장이 꺼지면 MRI 센서는 양성자가 자기장과 다시 정렬될 때 방출되는 에너지를 감지할 수 있습니다. 양성자가 자기장과 다시 정렬되는 데 걸리는 시간과 방출되는 에너지의 양은 환경과 분자의 화학적 성질에 따라 달라집니다. 의사는 이러한 자기 특성을 기반으로 다양한 유형의 조직 간의 차이를 구분할 수 있습니다.

MRI 이미지를 얻으려면 환자를 대형 자석 안에 배치하고 이미지가 흐릿해지지 않도록 이미징 과정 동안 매우 가만히 있어야 합니다. 양성자가 자기장에 다시 정렬되는 속도를 높이기 위해 MRI 전이나 도중에 조영제(종종 가돌리늄 성분 함유)를 환자에게 정맥 주사할 수 있습니다. 양성자가 빠르게 재정렬될수록 이미지는 더 밝아집니다.

MRI는 어떤 유형의 자석을 사용합니까?

MRI 시스템은 세 가지 기본 유형의 자석을 사용합니다.

- 저항성 자석은 전류가 통과하는 실린더 주위를 감싼 많은 와이어 코일로 만들어집니다. 이것은 자기장을 생성합니다. 전기가 차단되면 자기장이 소멸됩니다. 이 자석은 초전도 자석(아래 참조)보다 제조 비용이 저렴하지만 와이어의 자연 저항으로 인해 작동하려면 엄청난 양의 전기가 필요합니다. 더 높은 전력의 자석이 필요할 때 전기 요금이 비쌀 수 있습니다.

- 영구 자석은 바로 영구 자석입니다. 자기장은 항상 존재하며 항상 최대 강도를 유지합니다. 따라서 현장을 유지하는 데 비용이 들지 않습니다. 주요 단점은 이러한 자석이 극도로 무겁다는 것입니다. 때로는 수 톤에 달합니다. 일부 강력한 자기장은 자석이 너무 무거워서 구성하기 어려울 수 있습니다.

-초전도 자석은 MRI에 가장 일반적으로 사용됩니다. 초전도 자석은 저항성 자석과 다소 유사합니다. 전류가 흐르는 와이어 코일이 자기장을 생성합니다. 중요한 차이점은 초전도 자석의 경우 와이어가 액체 헬륨(영하 452.4도)에 지속적으로 담겨 있다는 것입니다. 거의 상상할 수 없는 이러한 냉기는 전선의 저항을 0으로 떨어뜨려 시스템에 필요한 전기 요구 사항을 극적으로 줄이고 작동을 훨씬 더 경제적으로 만듭니다.