방사선 대신 '빛'으로 생체 조직 관찰

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포스텍·전남대 공동연구팀, 광음향 영상법 개발
방사능 물질로 인한 인체 손상 없이 질병 진단

고통 없이 생체 깊숙한 부분을 들여다볼 수 있는 광음향 영상법이 개발됐다. 방사능 물질로 인한 인체 손상 없이 조직 내 질병 진단이 가능할 전망이다.

포스텍(총장 김무환)은 김철홍 창의IT융합공학과 교수와 통합과정 박별리 씨, 김형우 전남대 교수와 이경민 박사과정 공동연구팀이 생체 심부 조직을 간단히 관찰할 수 있는 광음향 영상법을 개발했다고 4일 밝혔다.

인체 조직 손상을 최소화해 심부 영상을 획득할 수 있는 광음향 영상법을 개발한 김철홍 포스텍 교수(왼쪽)와 통합과정 박별리 씨.
<인체 조직 손상을 최소화해 심부 영상을 획득할 수 있는 광음향 영상법을 개발한 김철홍 포스텍 교수(왼쪽)와 통합과정 박별리 씨.>

광음향 영상은 빛을 인체 조직에 조사하면 그 빛을 흡수한 조직이 순간적으로 열팽창을 하면서 발생하는 음파 신호를 초음파 센서로 감지해 영상화하는 원리다. 방사선을 사용하지 않아 인체에 손상을 주지 않는 생체 영상 시스템으로 알려져 있다.

최근 이 방법을 임상에 적용해 심부 조직을 관찰하려는 연구가 한창이지만 단파장 빛(650~900㎚)을 인체 깊숙이 전달하는데 한계가 있었다.

연구팀은 장파장 빛(1064㎚)에 강한 흡수도를 지닌 니켈을 기반으로 한 나노입자 조영제를 이용했다. 니켈 기반 나노입자에 대한 생체 적합성도 검증했다. 쥐의 림프노드와 위장관, 방광에 나노입자를 주입, 심부 광음향 영상을 획득했다.

쥐의 위장관에 조영제 주입 전후의 광음향영상
<쥐의 위장관에 조영제 주입 전후의 광음향영상>

이번에 개발한 광음향 영상법을 적용하면 방사성 물질이 필요한 CT 등과 달리 피폭 위험 없이 비침습적으로 깊은 조직 내 질병 진단이 가능하다. 세포 조직 손상을 최소화하면서 깊은 조직까지 빛을 전달, 심부 조직 영상 획득이 가능하다.

또 1064㎚ 파장 레이저는 가격이 저렴하고 일반 상용 초음파 장비와 함께 사용할 수 있어 빠른 시간 안에 임상 적용이 가능할 전망이다.

김철홍 교수는 “그동안 발표된 광음향 영상 연구 가운데 가장 깊은 생체 내 영상을 관찰한 사례”라면서 “광음향 영상 진단의 임상 장비로의 사용 가능성에 한발 다가섰다는데 의미가 있다”고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 ICT명품인재양성사업, 보건복지부 보건의료기술연구개발사업, 한국연구재단 파이오니어사업의 지원을 받아 수행됐다. 연구 성과는 분자영상 진단·치료법 분야 국제학술지 '테라노스틱스(Theranostics)' 표지 논문으로 실렸다.

포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com