2025-01-28 수정
X-Ray는 원리를 잘 알고 CT 촬영이 궁금해서 찾아보니 설명이 이해하기 어렵더라. 수학 변환 공식 이름만 올라와 있고 어떻게 하는지 모르겠더라. 그래서 곰곰이 생각을 해 보니 이 방법 외엔 답이 없더라는 것이다.
회전하며 촬영한 X-Ray 사진들 곱하기 겹침
회전하며 촬영한 X-Ray 사진들 평균(더하기 겹침)
X-Ray CT 촬영 사진들과 이미지 보정(밝기 대비 조절)
1. X-Ray CT
X-Ray는 물체의 밀도가 높은 곳을 통과하지 못 한다. 고로 물체가 있는 곳을 통과한 X-Ray는 힘이 약해진다. 파워포인트에서 15도 간격으로 180도 회전시키면서 X-Ray 촬영을 11회 한 것을 모두 겹쳤다. 물체를 통과한 경로는 어둡게, 물체가 없는 경로는 밝게 한다. 겹치는 방법은 곱하기와 더하기(평균 내기)가 있는데 여기선 그게 마음대로 되지 않기 때문에 그냥 투명 효과를 겹쳤다. 투과율 90%로 정하고 11회 겹치면 위와 같은 그림이 나온다. 여하튼 이런 방법 외엔 CT 촬영의 원리를 설명할 수 없더라.
- 곱하기 방식의 문제는 0을 곱하게 되는 순간 모든 것이 0이 된다는 것이다.
- 더하기 방식의 문제는 값이 계속 커지기 때문에 평균을 내 줘야 한다는 것이다.
보통 컴퓨터 그래픽에서 반투명 효과는 더하기와 비슷하다. 그러나 평균과는 다르다. 배경과 전경을 일정 비율로 섞는 방식이다. 배경에는 그 이전의 배경들이 이미 일정 비율로 섞여 있기 때문에 전체 평균이 아니다. 처음 섞은 배경의 비중이 약하고, 나중에 섞은 배경의 비중이 높다. 그러나 원리 파악은 할 수 있겠다.
다각도로 본 모양을 서로 겹쳐지면 거기에 물체가 있는 것을 알 수 있다. 이와 비슷한 원리가 3각 측량이다. 레이더의 경우는 360도 회전하면서 방향을 측정, 반사 되는 전파의 도달 시간으로 거리를 측정할 수 있지만, 소리나 빛만 보고 먼 거리 물체의 거리를 측정하려면 다른 각도에 한 번 더 관찰해야 한다. 2각에서 보면 거리까지 측정 가능하고 3각에서 보면 높이까지 포함 된 정확한 위치를 알 수 있다.
CT 촬영도 그와 비슷한 원리다. 투과율에 대한 정보만 있기 때문에 그 물체까지 거리, 물체 두께, 밀도에 대한 정보까지 알 수는 없다. 그래서 사방에서 촬영한 것을 겹치는 것이다.
TV에 보면 아주 흔하게 말하는 입체적으로 보자, 다각도로 검토하자, 크로스 체크하자는 식의 표현이 바로 이것이지. 그렇게 해라. 뭐 어렵냐? 안 하는 게 문제지.
2. MRI
MRI의 경우는 자기 공명 원리라고 하던데 수소 핵이 전자기장의 영향을 받아서 방향을 트는 원리를 이용한다고 한다. 아마도 원자핵이나 전자나 공처럼 생겼을 것이고 지구처럼 회전을 할 것이니 극성(방향)이 있다고 해야 하겠지? 그러니까 원자 나침반과 원리가 같다는 것이다.
그런데 공명이라고 하면 주파수가 맞아서 진동을 해야 한다. 외부에서 전자기파 에너지를 잠깐 공급하면 핵이 에너지를 얻어 방향을 잠시 잃었다가 다시 외부 자기장에 맞게 방향을 잡으면서 마치 무전기처럼 전자기파 에너지를 방출한다. 나침반을 흔들면 방향이 틀어졌다가 다시 원래 지구 자기장에 따라 남북 방향을 가리키는 것과 같다. 이 때 방출되는 에너지를 사진 촬영하듯이 잡아 영상을 만들면 된다는 것이다.
여기서 잠시 전자기파에 대해 알아보자. 전자기파와 X-Ray와 빛은 주파수 차이만 있고 같은 것이다. 이걸 이해하려면 물결, 음파에 비유해야 한다. 물과 공기는 허공과 같은 것이다. 물의 표면에 퍼지는 물결, 공기 중에 퍼지는 음파가 전자기파이다. 그러니까 전자기파라는 것은 물질이 아니다. 파동이란 물질 또는 허공을 통해 간접적으로 전달되는 힘 또는 에너지다.
물결과 음파를 만들기 위해서 물체나 막을 흔들 듯이 수소 원자를 흔들면 수소 원자 주변 전자기장의 변화가 물결처럼 퍼지는 것이다. 여러분이 슈퍼맨이라고 하고 자석을 아주 빠르게 흔들면 그게 전파가 되어 라디오에 영향을 준다. (초고석 자석 딸딸이?) 물질은 주변에 전자기장과 중력장을 만든다. 물질이 움직이면 전자기장과 중력장의 변화가 생기고 이게 전자기파, 중력파가 되어 빛의 속도로 퍼진다.
재미있는 점은 배와 비행기는 물결과 음파의 전달 속도를 초월할 수 있는데 물질은 빛의 속도를 초월하지 못 한다는 것이다. 어쩌면 저 허공은 그냥 허공이 아닐 수도 있다. 물질이 빛의 속도를 초월하지 못 하는 것을 보면, 어쩌면 물질도 빛과 같은 부류에 속하는 것일지도 모른다.
그런데 공명이라고 하면 주파수가 맞아서 진동을 해야 한다. 외부에서 전자기파 에너지를 잠깐 공급하면 핵이 에너지를 얻어 방향을 잠시 잃었다가 다시 외부 자기장에 맞게 방향을 잡으면서 마치 무전기처럼 전자기파 에너지를 방출한다. 나침반을 흔들면 방향이 틀어졌다가 다시 원래 지구 자기장에 따라 남북 방향을 가리키는 것과 같다. 이 때 방출되는 에너지를 사진 촬영하듯이 잡아 영상을 만들면 된다는 것이다.
여기서 잠시 전자기파에 대해 알아보자. 전자기파와 X-Ray와 빛은 주파수 차이만 있고 같은 것이다. 이걸 이해하려면 물결, 음파에 비유해야 한다. 물과 공기는 허공과 같은 것이다. 물의 표면에 퍼지는 물결, 공기 중에 퍼지는 음파가 전자기파이다. 그러니까 전자기파라는 것은 물질이 아니다. 파동이란 물질 또는 허공을 통해 간접적으로 전달되는 힘 또는 에너지다.
물결과 음파를 만들기 위해서 물체나 막을 흔들 듯이 수소 원자를 흔들면 수소 원자 주변 전자기장의 변화가 물결처럼 퍼지는 것이다. 여러분이 슈퍼맨이라고 하고 자석을 아주 빠르게 흔들면 그게 전파가 되어 라디오에 영향을 준다. (초고석 자석 딸딸이?) 물질은 주변에 전자기장과 중력장을 만든다. 물질이 움직이면 전자기장과 중력장의 변화가 생기고 이게 전자기파, 중력파가 되어 빛의 속도로 퍼진다.
재미있는 점은 배와 비행기는 물결과 음파의 전달 속도를 초월할 수 있는데 물질은 빛의 속도를 초월하지 못 한다는 것이다. 어쩌면 저 허공은 그냥 허공이 아닐 수도 있다. 물질이 빛의 속도를 초월하지 못 하는 것을 보면, 어쩌면 물질도 빛과 같은 부류에 속하는 것일지도 모른다.
여기서 또 한 번의 고민을 해 본다. 몸속에서 퍼진 전자기파 신호는 몸을 통과해서 MRI 감지기까지 도달해야 한다. 이건 사방으로 퍼질 것이라 특정 방향으로 간다고 보기 어렵다. 그럼 어떻게 그 방출 지점을 추측할 수 있을까? 잘 보니 이것도 360도 방향에서 관찰한다. 그럼 역시 겹치는 지점에 그 방출원이 있다고 할 수 있겠지. 방출원을 향하고 있는 센서들만 감지한다고 해 보라. 그럼 방출원을 사이에 둔 두 센서 사이에 선이 그려질 것이다. 방출원이 어디인지 모르나 그 선 상에 있다는 건 알 수 있다.
MRI는 수소 원자핵에서 방출하는 에너지를 잡는 것이니 수소 원자핵이 많이 모인 곳이 에너지의 세기가 높을 것이다. 예를 들면 물인 경우가 밀도가 가장 높다. 전자레인지도 전자기파로 물 분자를 흔들어서 열을 내는 것이니까 원리가 같다고 할 수 있겠다. 뼈엔 수소가 없고, 기타 생체 조직의 유기물(탄소+질소+수소 화합물)은 밀도가 낮다. MRI에서 각 기관을 구분하는 것은 결국 그 기관이 포함한 물과 유기물의 비율 차이겠다.
하도 어렵게 설명하니까 이렇게 추측해 보는 거지 뭐.
