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DGIST, "융합생체현미경 시스템으로 종양 분석한다"
황재윤 교수 연구팀, 고주파 초음파 및 광학분광 영상 기반 융합생체현미경 시스템 세계 최초로 개발
2017년 12월 28일 (목) 14:50:26
   
▲황재윤 교수(우측)와 연구에 참여한 김지훈 박사과정

[대학저널 유제민 기자] DGIST(총장 손상혁) 정보통신융합전공 황재윤 교수 연구팀이 종양의 특성을 분석하고 종양 치료기술 연구에 활용할 수 있는 융합생체현미경을 세계 최초로 개발했다.

황재윤 교수 연구팀은 DGIST 동반진단의료기술융합연구실 김은주 실장 연구팀과의 공동연구를 실시, 대장암의 기계적, 화학적, 구조적 특성을 이용해 종양의 특성을 정밀하게 분석하는 영상 시스템을 개발했다.

수술 중 제거된 종양에 대한 조직 검사는 암 수술 과정에서 중요한 절차다. 특히 수술 부위에 아주 작은 종양이라도 남게 된다면 암의 재발 혹은 전이의 주된 원인이 되므로 제거된 종양을 정확히 분석해 수술 부위에 암이 남아있는지 확인하는 과정을 거친다.

절제된 암 조직이 적절하게 획득됐는지, 또 수술 중 조직의 추가 절제가 필요한지 여부를 결정하기 위해서는 절제한 종양을 병리학자에게 보내 현미경으로 표본을 검사하고 세포형태학적 편차나 조직 표본의 세포 분포의 변화를 분석한다. 하지만 이 과정은 시간이 많이 걸리고 내·외부 요인으로 인해 결과가 달라질 수 있다.

이러한 단점을 극복하기 위해 광학 현미경이나 초음파를 이용하고 있지만 각각 조직의 심부까지 분석하지 못하거나 분해능이 떨어져 정밀검사가 힘들었다.

황재윤 교수 연구팀은 기존에 개발된 종양 분석을 위한 영상 시스템의 단점을 극복하기 위해 고주파 초음파 및 광학분광 영상 기반의 융합생체현미경을 개발했다.

융합생체현미경은 암을 수술할 때 광학다중분광 영상, 고주파 초음파 B-mode, 고주파 초음파 방사력 영상 기법을 융합해 절제된 조직의 표면과 조직 내부 깊은 곳의 종양을 검출하기 위한 병리학적 분석을 동시에 수행할 수 있다.

또한 광학다중분광 영상 기법으로 조직 표면에서 방출되는 분광 지표를 정략적으로 분석해 조직 및 종양의 영역을 일반 형광 현미경보다 정밀하게 분석할 수 있다. 또 고주파 초음파 B-mode 및 고주파 초음파 방사력 영상 기법으로 기존의 초음파 영상 기법보다 조직 내부 음양 임피던스 및 탄성도를 고해상도로 영상화할 수 있어 높은 정확도로 심부 조직 및 종양 영역의 검출이 가능하다.

연구팀은 융합생체현미경 시스템으로 대장암 환자에게서 얻은 종양 조직을 이용해 종양의 표면에서부터 심부까지 높은 분해능으로 기계적, 화학적, 구조적 분석이 가능하다는 사실을 실험을 통해 증명했다.

황재윤 교수는 "기존의 영상 분석 시스템의 단점을 보완해 종양을 분석할 수 있는 고주파 초음파 및 광학분광 영상 기반의 융합생체현미경을 세계 최초로 개발했다"며 "앞으로 내시경 시스템으로 개발해 실제 수술을 시행하기 전 암 진단을 위한 임상에 사용할 수 있는 후속연구를 수행하겠다"고 말했다.

한편 이번 연구 결과는 세계적 학술지 네이처의 자매지인 '사이언티픽 리포츠(Scientific Reports)' 12월 13일자 온라인판에 게재됐으며 한국연구재단이 지원하는 '이공분야기초연구사업'으로 수행됐다.


유제민 기자 yjm@dhnews.co.kr
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