초음파로 빛의 생체조직 침투 깊이 증가기술 '개발'

장진호 서강대 교수 연구팀

장진호 서강대 교수

개발 기술의 개념도와 생체조직모사팬텀을 이용한 성능검증.

닭 가슴살을 이용한 개발 기술의 성능검증 결과.

국내 연구진이 초음파를 이용해 빛의 생체조직 침투 깊이를 증가하는 기술을 개발했다. 이전까지는 불규칙적인 방향으로 흘러가면서 치료 깊이의 한계가 있었는데, 이번 개발로 이를 극복할 것으로 보인다.

11일 한국연구재단에 따르면 장진호 서강대 교수 연구팀은 초음파를 이용해 생체조직에서 빛이 입자를 만났을 때 진행방향이 바뀌는 광산란 현상이 일어나지 않도록 μm 크기의 공기방울을 유도, 빛과 투과 깊이를 증가시키는 기술을 개발했다.

이 기술은 여러 임상에서 사용된다. 빛을 생체조직에 쏘고 산란과 흡수, 반사, 굴절 등의 물리적 현상을 이용해 조직의 구조 정보를 영상으로 제공하는 광영상과 빛을 생체조직에 쏜 뒤 60℃ 이상의 온도에서 병변조직이 과사하는 광열치료를 하는 광 치료 등에 이용됐다. 그러나 생체조직에서 빛의 방향이 바뀌는 광산란 현상이 발생해 빛의 투과 깊이가 낮았다. 얕은 깊이 탓에 심부조직에서의 영상 획득과 치료의 한계가 존재했다.

연구팀은 생체조직에 빚을 쪼여줄 때 초음파를 함께 조사, 광산란 현상을 현저하게 줄였다. 또 빛의 투과 깊이를 증가시키는 독창적인 기술을 개발했다.

생체조직에 빛을 단독으로 조사할 때보다 초음파와 함께 조사할 때 광산란으로 인해 빛이 퍼지는 현상이 현저하게 줄어들음을 입증했다. 또 형광영상의 화질도 개선된다는 사실을 밝혀냈다. 연구팀은 초음파로 조사했을 때 μm 수준의 작은 공기방울들이 생성됐다. 여기서 공기방울들이 일시적으로 광 에너지 저하가 최소화되는 미산란 상태로 유도하고, 광산란이 빛의 진행방향으로 일어나도록 유도, 빛의 투과깊이가 증가됐다.

장진호 교수는 "이 연구는 초음파를 이용해 생체조직의 광산란 특성을 일시적으로 변화시켜 빛의 투과 깊이를 증가시킨 것"이라며 "기존 광 영상과 치료 기술의 성능향상과 더불어 임상 응용분야를 확대시킬 것으로 기대된다"고 말했다. 이연구 성과는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구지원사업(개인연구)의 지원으로 수행됐으며, 국제학술지 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 지난달 23일자 논문으로 게재됐다.
방원기 기자 bang@