부산대, 두 빛 동시에 쏴 산소포화도 오차 줄였다

혈액 시료 측정값 ±1.7% 범위 확인
생체 움직임 따른 영상 시차 최소화

부산대학교 첨단융합학부 엄태중 교수 연구팀이 개발한 주파수 영역 광음향 현미경(FD-PAM)의 작동 원리와 혈액 시료별 산소포화도 측정 결과.(사진=부산대학교 제공)

서로 다른 산소화 상태의 혈액을 구분하는 광음향 영상 실험에서 측정 오차가 ±1.7% 이내로 확인됐다. 두 파장의 빛을 같은 순간에 사용해 영상의 시간 차를 줄인 결과다.

부산대학교 첨단융합학부 엄태중 교수 연구팀은 미국 캘리포니아공대(Caltech) 리홍 V. 왕 교수와 주파수 영역 광음향 현미경(FD-PAM)을 공동 개발했다.

연구진은 산소화 혈액과 혼합 혈액, 탈산소화 혈액을 대상으로 장비의 성능을 살폈다. 측정치는 기준값에서 ±1.7% 안에 들어왔고, 세 가지 시료의 산소포화도 차이도 식별됐다.

기존 광음향 현미경은 여러 색의 빛을 차례로 비추는 방식이 주로 사용됐다. 살아 있는 조직이 조사 사이에 움직이면 파장별 영상의 위치와 시간이 어긋나 계산의 신뢰도가 떨어질 수 있다.

연구팀은 488㎚와 515㎚ 광원을 동시에 조사해 이 문제를 보완했다. 각 파장에는 서로 다른 주파수를 매긴 뒤 음향광학변조기 2개로 간섭을 일으켰다. 이를 통해 공진 초음파 변환기의 좁은 검출 구간에서도 두 광음향 신호를 따로 읽어냈다.

같은 시점의 다중 파장 정보를 얻을 수 있어 조직의 산소 공급과 혈관 기능, 대사 변화를 정량적으로 살피는 데 활용할 수 있다. 약물 투여 이후의 반응이나 치료 효과를 수치로 비교하는 생체영상 연구에도 적용 가능성이 있다.

부산대 컬러변조 초감각 인지기술 선도연구센터 이용재 연구교수가 제1저자, 엄태중 교수가 교신저자로 참여했다. 리홍 V. 왕 교수는 공동저자로 이름을 올렸다. 논문은 의료기기 분야 국제학술지 'Photoacoustics'에 게재됐다.

부산=김성욱 기자