고통없이 심부조직을 찍어내는 기술 개발……포스텍·전남대 공동연구팀 광음향 영상법 소개

포스텍 김철홍 교수

포스텍 박별리씨

인체에 고통을 주지 않는 생체 영상 장비인 광음향 영상이 학계의 큰 관심을 끌고 있다.

포스텍(포항공대) 창의IT융합공학과 김철홍 교수, 통합과정 박별리씨가 전남대학교 김형우 교수, 박사과정 이경민씨와 공동으로, 생체 심부 조직을 방사능을 사용하지 않고 고통없이 촬영할 수 있는 광음향 영상법을 찾아내 분자영상 진단·치료법 분야의 국제학술지 '테라노스틱스' 표지 논문에 실었다.

연구팀은 장파장 빛(1천64nm)에 대한 강한 흡수도를 가진 니켈을 기반으로 하는 나노입자 조영제를 이용한 심부조직 광음향 영상에 대해 소개했다. 니켈 기반의 나노입자에 대한 생체 적합성을 모두 검증했고, 쥐의 림프노드, 위장관, 방광에 나노입자를 주입해 최대 3.4cm 깊이까지 광음향 영상을 찍는데 성공했다.

기존의 광학을 이용하는 영상 기술들이 매우 얕은 깊이(1mm)만을 관찰 할 수 있었다는 점에서 이번 연구결과에 대한 기대가 크다.

광음향 영상은 빛을 인체 조직에 조사하게 되면 그 빛을 흡수한 조직이 순간적으로 열팽창을 하면서 발생하는 음파(광음향) 신호를 초음파 센서로 감지해 영상화하는 원리다.

이번에 개발된 광음향 영상법을 적용하면 방사성 물질을 필요로 하는 CT 등과 달리 피폭의 위험없이 비침습적으로 깊은 조직 내 질병을 진단하는데 도움을 줄 수 있다. 또 1천64nm 파장의 레이저는 비교적 가격이 저렴하고 일반 상용 초음파 장비와 함께 사용할 수 있기 때문에 임상적용도 빠르게 이뤄질 수 있다.

논문의 제1 저자인 박별리씨는 "이번 연구는 주로 단파장을 사용한 기존 연구들과 달리 장파장 레이저를 사용해 세포 조직의 손상을 최소화 했다. 또 깊은 조직까지 빛을 전달할 수 있어 심부 조직 영상 촬영도 가능해졌다"고 했다.

교신저자인 김철홍 교수는 "이번 연구는 지금까지 발표된 광음향 영상 연구 중에서 가장 깊은 깊이의 생체 내 영상을 관찰한 사례"라며 "광음향 영상 진단의 임상 장비로의 사용 가능성에 한 발 더 다가갔다는 점에서 의미가 크다"고 했다.