MRI 찍을 때의 굉음을 없애주는 헤드폰의 최첨단 기술

아마도 외계인이 지구에 온다면 가장 놀라워할 일은 첨단 과학 문명이 아닐 것이다. 지구에 무사히 착륙해 일반 대중 앞에 설 정도라면 이미 우리 지구 문명보다 훨씬 더 앞선 과학 문명을 완성한 집단일 것이 분명하다. 물론 힘도 더 세고 기술도 정교해 어떤 무기도 모두 무력화시켰을 테다.

그들이 정작 놀라워할 것은 아마도 지구인들이 즐기는 문화생활이 아닐까? 음악을 예를 들면 온갖 희한하게 생긴 악기를 들고 신나게 또는 진지하게 연주를 하며 청중들이 모여서 이를 감상하고 있다. 그리고 왜 그런지 모르겠지만 박수를 친다. 심지어 이런 희한한 경험을 귀중한 화폐와 교환하고 있다.

지구에서 음악이라는 기상천외한 발명품은 이렇게 상품화되어 생산하고 즐긴다. 하지만 그 이전에 소리라는 원론적인 의미로 더 내려가 보면 단지 음이라는 건 엔터테인먼트를 위한 것 이전에 더 중요한 의미가 있다. 바로 인간이 삶을 유지하고 영위하는 데 필요한 필수적인 조건이다.

예를 들어 사람의 귀가 두 개인 것은 적들로부터 자신을 보호할 수 있게 만든 신의 섭리가 아닌가? 좌/우 두 개의 귀가 있어야 좌/우 소리의 크기, 즉 dB과 소리의 속도차를 인지해 그 소리의 진원지 위치를 뇌가 계산해낼 수 있다. 수렵, 채집 시대에 맹수로부터 도망쳐 목숨을 부지할 수 있었던 이유일 것이다.

현대 사회에서 이런 음향에 관련된 기술은 사람을 살리는 데 활용되기도 한다. 예를 들어 CT, 초음파 없이 소리의 파동 변화를 측정해 혈류를 분석, 환자의 상태를 체크, 진단해내는 데 활용되는 레이저 스캔 바이브로메트리 진동 측정 기술만 해도 그렇다. 이 기술은 의료기기에 적용되어 활용 중인 것으로 아는데 국내에서 모 제약회사가 미국 업체와 함께 개발한 적이 있다고 한다. 그리고 이런 의료 관련 기술은 환자의 상태와 보다 더 편안한 진료에 대한 연구로도 이어지고 있다.

병원에서 진찰을 받다보면 MRI 촬영을 해본 경험을 가진 사람들이 있을 것이다. 그런데 이 MRI라는 것이 꽤 피로한 일이다. 자기공명영상(MRI)라는 자장을 발생하는 일종의 자석 통 안에 사람을 들어가게 한 이후 고주파를 발생시키고 수소원자핵을 공명시켜 인체의 각 조직에서 발생하는 신호를 측정하는 것이 기본 개념이다. 이 신호를 컴퓨터를 통해 영상으로 재구성하는데 여러 가지 면에서 불편을 감수해야한다. 작은 기구 안에 들어가서 꼼짝 안하고 있어야하며 소음이 크기 때문에 헤드폰을 끼워주기도 한다.

문제는 꼼짝 없이 수십 분을 작은 원통형 검상 장비 안에 들어가 있으며 폐쇄 공포증이 올 수도 있고 소음 등 불편 요인으로 인해 몸이 움직일 수도 있다. 하지만 소음 등으로 불편하다고 해서 움직이게 되면 정확한 MRI 촬영 결과를 얻을 수 없다. 심할 경우 일부 환자는 불안과 스트레스로 인해 스캔을 중단하거나 MRI 촬영을 거부하기도 한다. 그 불안과 스트레스의 주요 요인으로 환자들은 커다란 소음을 지목한다. 최대 음압 레벨이 무려 120dB를 초과하기도 하는데 이는 근거리에서 드릴 소리를 듣는 정도로 시끄럽다.

이 때문에 젠하이저 등 몇몇 헤드폰 메이커들이 MRI용 헤드폰을 개발해 공급하고 있는데 최근엔 오디지가 이 분야에 뛰어들었다. 오디지는 헤드폰 마니아들에게 있어 가장 진보적인 하이엔드 헤드폰 메이커로 알려져 있으며 특히 평판 마그네틱 방식 헤드폰의 최강자로 평가받는 브랜드. 오디지는 SMRT Image와 협력해 MRI 촬영용 CRBN 헤드폰을 개발하는 데 성공했다.

함께 협력한 사람은 SMRT Image의 공동 창립자이자 수석 과학자 마크 S. 코헨 교수다. UCLA 정신의학, 신경 영상의학, 심리학, 생물의학 및 생물공학 교수인 그는 자기공명영상 및 시경과학 분야 연구자로서 오디지와 함께 MRI 테스트 관련 심각한 문제를 완화할 수 있는 헤드폰 개발에 협력했다. 일단 MRI 스캔 장비 내부엔 강력한 자기장이 형성되므로 전기적 노이즈에 매우 민감하며 이는 영상 품질을 손상시킨다. 이 때문에 헤드폰엔 자력에 반응하는 금속 재료가 사용되면 안 되며 와전류가 유도되는 일도 피해야한다. 더불어 MRI 측정 장비의 커다란 소음을 감쇄시켜 환자의 불안과 스트레스를 해결해야하는 여러 난제가 있다.

오디지는 이를 해결하기 위해 탄소 나노 튜브를 내장한 특수 박막 진동판을 개발했고 이를 정정전기력에 응용해 소리를 내도록 고안했다. 이 설계는 오래된 전통적 정전형 스피커에서 사용되던 코팅 방식 진동판의 문제를 해결했다. 더불어 매우 높은 SPL 변환기를 개발한 후 노이즈 신호화 반대되는 신호를 생성해 외부 소음을 효과적으로 감쇄시키는 음향 노이즈 제거(ANC) 시스템도 개발해 내장시켰다.

오디지 CRBN의 효과는 진단 영상 서비스 업체 RadNet의 로렌스 테넨바움 박사의 연구에서 입증되었다. 지멘스와 제너럴 일렉트릭의 MRI 스캐너를 사용한 295명 대상 실험에서 환자들이 불안과 스트레스에서 크게 벗어났다는 것. SMRT Image는 양방향 통신 및 fMRI 뇌 매핑 기능을 제공하는 통합 오디오/비디오 솔루션 Lumica를 출시해 오디지 헤드폰과 함께 음향 뿐 아니라 영상을 통해 환자의 편안한 MRI 촬영을 도울 수 있을 것이라고 한다.

최근 알고 지내는 후배 의사가 나에게 병원에서 틀어놓을 만한 음악을 추천해달라고 한다. 예전에도 이런 일이 가끔 있었는데 무엇보다 그 의도가 항상 궁금했고 돌아오는 대답은 대동소이했다. 치료 전 혹은 치료 중에 환자의 감정을 조금이나마 안정시켜줄 수 있는 도구로서 음악에 접근한 것이다. 나는 무엇보다 느린 곡으로 그리고 리듬이 크게 변화하지 않는 곡으로 추천했다. 음역대는 무엇보다 사람의 목소리와 가장 많이 겹치는 중역대 위주의 음악을 추천해주었다. 바흐의 ‘골드베르크 변주곡’, 알비노니의 ‘아다지오’, 쇼팽의 ‘녹턴’ 등이다.

그러나 이것만으론 부족하다. 결국 시술이나 검사 중 소음에 적극적으로 대처할 필요가 있다. 안그래도 최근 치아가 말썽이다. 이제 내년이면 대장 내시경도 받아야한다. 언제나 그렇듯 병원에 가는 일은 생각만 해도 무섭다. 끔찍하다. 내가 언젠가 MRI 검사를 받을 일이 있다면 꼭 위와 같은 헤드폰을 착용하고 싶다. 만일 외계인이 나의 헤드폰을 빼앗아 들어본다면 그것이 꼭 음악이 아니더라도 조금은 놀라지 않을까?