DGIST, 미세혈관도 잡아내는 초해상도 초음파 영상기술 개발

초해상도 초음파 영상 기술을 개발한 DGIST 로봇공학전공 유재석 교수. DGIST 제공

대구경북과학기술원(DGIST·총장 국양) 로봇공학전공 유재석 교수팀이 미국 피츠버그 의과대학과의 공동연구를 통해 초해상도(Super-resolution) 초음파 영상 기술을 개발했다.

개발된 기술은 기존 초음파 영상 기기가 갖던 한계들을 뛰어넘는 기술로 기존 촬영이 불가능했던 병의 진행과정 모니터링이 가능해 향후 관련 기술을 의료 분야의 여러 방면으로 응용해 병을 진단하는데 있어 많은 활용이 기대된다.

기존 초음파 영상 기기의 해상도는 '음향회절한계'를 벗어날 수 없었다. 관련된 기존의 해상도 향상 연구의 대부분 또한 음향회절한계 범위를 벗어나지 않는 수준에서 이뤄져왔다. 또한 기존 방식은 데이터 취합에만 몇 분씩 소요돼, 응급상황의 경우에는 사용하는데 어려움이 많았다.

유 교수팀의 연구를 통해 개발된 기술은 음향회절한계를 극복하기위해 초음파 조영제의 개별 신호를 구분해 위치를 찾아내는 '국지화(Localization) 기술'을 이용, 기존보다 4~5배 이상 향상된 해상도 구현에 성공했다.

이번 기술을 활용할 경우 최대 32마이크로미터의 미세혈관의 관찰이 가능해 기존 기술로 탐지가 가능한 미세혈관 크기인 150~200마이크로미터를 5~6배 정도 뛰어 넘었다.

여기에 환자를 촬영한 데이터를 수집해 처리하는 속도 또한 수 분에서 1초 이내로 줄였다. 유 교수팀은 천문학에서 주로 사용되던 신호처리 기법인 디컨볼루션(Deconvolution)을 적용, 데이터 수집시간을 기존보다 150배 가까이 줄일 수 있었다.

해상도 개선뿐만 아니라 데이터 수집시간도 단축시킨 유 교수팀의 기술은 향후 일분일초가 급한 응급상황을 포함한 다양한 임상에서의 활용이 가능할 것으로 보인다.

유재석 교수는 "이번에 개발한 기술은 기존의 초음파 영상기기로는 진단이 불가능했던 병의 진행을 관찰해 그 실효성이 입증됐다"며 "현재 초해상도 영상을 3차원으로 구현할 수 있는 기술을 연구 중으로 향후 실제 임상에서 사용가능한 기술로 발전시킬 것"이라고 말했다.