창의IT융합공학과 김철홍 교수 연구팀…영상 속도 빠르게 개선한 광음향 현미경 개발도 성공

포스텍(포항공과대학교) 연구팀이 녹내장이나 백내장과 같은 안과수술, 미세 혈관 수술, 신경 수술과 같은 미세수술에 환부 확대 영상뿐 아니라 그 아래 생체정보를 실시간 제공하는 영상 시스템 기술을 개발해 생명연장을 위한 의료발전에 기여하게 됐다.

포스텍은 창의IT융합공학과 김철홍 교수 연구팀이 광음향과 광간섭 영상기술을 수술용 현미경과 결합하고 증강현실을 적용해 더욱 정밀한 수술을 할 수 있게 돕는 수술용 광음향·광간섭 영상 시스템 기술을 개발했다고 17일 밝혔다.

수술용 현미경은 환부만 확대해서 볼 수 있는 기술이지만, 이 시스템을 이용하면 환부 표면 아래에 있는 암이나 혈관 위치 같은 생체 정보를 실시간으로 제공한다.

특히 광음향과 광간섭으로 촬영한 영상을 현미경 렌즈에 바로 제공해 의사가 굳이 모니터로 시선을 옮기지 않고도 두 가지 영상을 한꺼번에 볼 수 있어 더욱 정확한 수술이 가능하다.

연구팀은 이 시스템을 이용해 살아있는 쥐의 다리 피부암 절제술과 암 주위에 바늘을 삽입해 약물을 전달하는 실험을 진행해 향후 실용성을 검증했다.

김철홍 교수는 “이번 기술은 앞으로 안과 수술이나 미세 혈관과 같은 미세수술에 활용할 수 있을 것이다”고 말했다.

연구팀은 갈바노미터(galvanometer)를 비전도성 액체 속에서 작동시키는 간단한 방법으로 기존의 느린 영상 속도를 빠르게 개선한 광음향 현미경도 개발해 사이언티픽 리포트에 발표했다.

연구팀은 갈바노미터를 액체 속에서 작동시키는 데 성공해 높은 감도를 유지하면서 영상 속도를 향상했다.

기존 광음향 현미경이 널리 상용화하지 못한 이유 가운데 하나가 느린 영상 속도였는데 이 문제를 해결했다.

이 기술을 이용한 광음향 현미경(OR-PAM)은 초음파영상과 광학영상의 장점을 모두 가지는 미세영상 촬영 기술로 생체내부의 미세혈관에서부터 적혈구까지 넓은 범위에서의 해부학적, 기능적, 분자정보를 제공해준다

광음향(photoacoustic)은 번개가 치면 천둥소리가 들려오는 현상과 마찬가지로 물질이 빛을 흡수하면 광(光)에너지가 열로 변하는 단계에서 기체에 음파가 발생하는 현상이다.

광음향 영상(photoacoustic imaging)은 빛을 받으면 열이 발생하는 광음향소재를 조영제로 이용해 부작용 없이 생체조직을 의료영상 촬영하는 기술이다.

광간섭 단층촬영 장치(optical coherence tomography : OCT)는 광의 간섭 현상과 공초첨 현미경 원리를 조합해 생체조직 내부에 미세 구조를 영상화할 수 있는 높은 분해능력을 갖춘 영상 진단 기기다.

연구팀은 이 기술을 네이처(Nature) 자매지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Report)’에 발표했다.

저작권자 © 경북일보 무단전재 및 재배포 금지