포스텍 연구팀, 피폭 위험없는 몸속 관찰 기술 개발

광음향 영상법으로 생체 내 5.8cm 깊이 관찰 '세계 최초'

포스텍 김철홍 교수

톈진대 유미아오 장 교수

피폭 위험이나 고통없이 몸 속 깊은 곳을 빛으로 관찰하는 기술이 세계 최초로 개발됐다.

포스텍(포항공대·총장 김무환) IT융합공학과‧전자전기공학과‧기계공학과 김철홍 교수·박별리 박사 연구팀은 중국 톈진대학교 유미아오 장 교수·박사과정 위안멍 딩 씨 연구팀과의 공동연구를 통해 생체의 심부 조직을 볼 수 있는 광음향 영상법을 개발했다. 이번 연구 성과는 나노 분야 국제학술지 '스몰'에 실렸다.

기존 광학 영상 기술은 1mm 미만의 얕은 깊이만을 볼 수 있지만 광음향 영상을 이용하면 인체 조직 내부를 cm 단위로 관찰할 수 있다.

이런 점에 착안한 연구팀은 계면활성제가 일정 농도 이상 모인 집합체에서 계면활성제를 제거한 '미셀' 기반의 조영제와 1천64나노미터(nm) 레이저를 이용해 쥐의 생체 내 최대 5.8cm 깊이에서 위장과 방광을 성공적으로 관찰해냈다. 이는 전세계 광음향 전임상 연구 중에서 가장 깊은 영상 침투 기록이다.

특히 연구팀의 광음향 영상법은 방사선을 이용하는 컴퓨터단층촬영(CT) 등과 달리 피폭 위험 없기 때문에 안전하게 심부 조직에서 생긴 질병을 진단할 수 있다. 아울러 1천64nm 파장의 레이저는 비교적 가격이 저렴하고 일반 상용 초음파 장비와 함께 사용할 수 있다는 점에서 상용화도 쉽다.

광음향 영상은 빛을 흡수한 조직이 순간적으로 열팽창하면서 발생하는 음파(광음향) 신호를 초음파 센서로 감지해 영상화하는 원리인데, 번개나 천둥이 치는 이치를 떠올리면 이해가 쉽다.

김철홍 교수는 "이번 연구는 깊이 자리한 생체 내부를 광음향 영상을 통해 확인했다는 점에서 의미가 크다"며 "향후 사람을 대상으로 한 임상 연구에서도 좋은 성과를 기대할 수 있게 됐다"고 했다.