개발 기술의 개념도와 생체조직모사팬텀을 이용한 성능검증 결과
한국연구재단은 서강대 장진호 교수 연구팀이 초음파를 이용해 생체조직에서 광산란이 거의 일어나지 않도록 일시적으로 마이크로미터 크기의 공기방울을 유도하여 빛의 투과 깊이를 증가시키는 기술을 개발했다고 밝혔다.
광 영상 시스템은 생체조직에 광 에너지를 조사한 후 생체조직 내에서 반사, 흡수, 산란된 광 신호를 검출하여 높은 해상도의 생체조직 내부구조 및 조직특성 영상화를 수행한다.
또한 광은 치료 효용성이 높은 선택적 치료에도 사용되며, 이러한 장점으로 인해 광 영상 및 치료기술은 임상에서의 널리 사용되고 있다.
그러나 광 에너지를 이용한 의료 영상 및 치료 장치는 생체 조직 내에서 발생하는 광산란(optical scattering)으로 인해 조사한 광이 투과할 수 있는 깊이가 낮아 임상 활용도를 높이는데 큰 걸림돌이 된다.
연구팀은 생체조직에 빛을 쪼여줄 때 초음파를 함께 조사함으로써 광산란 현상을 현저히 줄이고 빛의 투과깊이를 증가시키는 독창적인 기술을 개발했다.
생체조직에 빛을 단독으로 조사할 때보다 초음파와 함께 조사할 때 광산란으로 인해 빛이 퍼지는 현상이 현저히 줄어들고, 형광영상의 화질도 개선된다는 사실이 실험적으로 입증되었다.
연구결과 초음파를 조사했을 때 생체조직에 마이크로미터 수준의 작은 공기방울들이 생성된다. 이 공기방울들이 일시적으로 미산란되어 광산란이 빛의 진행방향으로 일어나도록 유도함으로써, 빛의 투과깊이가 증가되었다.
서강대 장진호 교수
장진호 교수는 “이 연구는 초음파를 이용하여 생체조직의 광산란 특성을 일시적으로 변화시켜서 빛의 투과 깊이를 증가시킨 것”라며, “기존 광 영상 및 치료 기술의 성능향상과 더불어 임상 응용분야를 확대시킬 것으로 기대된다”고 설명했다.
과학기술정보통신부․한국연구재단 기초연구지원사업(개인연구)의 지원으로 수행된 이 연구 성과는 국제학술지 사이언티픽 리포트(Scientific Reports) 11월 23일자 논문으로 게재되었다. (논문명 : Increased light penetration due to ultrasound-induced air bubbles in optical scattering media)
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