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GIST, "힘줄의 모습 오류 없이 볼 수 있다"
힘줄의 3차원 모습 보여주는 광음향 영상 기술 개발
2018년 04월 09일 (월) 15:20:43
   
▲(왼쪽부터)GIST 이휘돈 박사, 엄태중 박사

[대학저널 임승미 기자] 국내 연구팀이 힘줄이나 인대를 촬영할 때 발생하는 오류의 원인을 제거해 왜곡이나 오류 없이 상처부위를 영상화할 수 있는 광음향 영상 기술을 개발했다.

GIST(총장 문승현) 고등광기술연구소(APRI, 소장 이병하)의 이휘돈 박사(제1저자)·엄태중 박사(교신저자) 연구팀은 뼈나 근육을 연결하는 힘줄이나 인대의 주요 구성 물질이 빛을 잘 흡수하는 빛의 파장을 찾아내 그 구조를 왜곡이나 오류없이 촬영할 수 있는 새로운 광음향 영상 기술을 개발했다.

병원에서 주로 사용되고 있는 힘줄 진단 기법(초음파, MRI)의 한계로 인해, 시술 후 예후의 관찰이 불가능하며 수술 후 다시 파열이 발생하는 재파열에 의한 재수술의 예측이 어려운 상황이다. 따라서 기존의 힘줄 영상 기술의 기술적 한계를 극복하고, 정형외과 진단 및 치료에서의 소요를 만족시킬 수 있는 새로운 형태의 힘줄 구조 영상 기술을 개발할 필요성이 요구돼 왔다.

본 연구에서는 초음파나 MRI의 영상 왜곡이 만들어지는 원인 중 하나인 음파나 자기장이 생체 조직과 산란돼 만들어지는 영상 기법의 한계를 극복하기 위해 생체 조직이 빛을 흡수하는 특성을 이용했다. 빛의 흡수 특성을 이용할 경우 쪼여주는 방향에 관계없이 일정한 신호가 발생하게 되므로 영상 촬영 시 발생하는 왜곡을 줄일 수 있다.

   
▲어깨 힘줄과 초음파 프로브 사이의 각도에 따른 힘줄의 초음파 영상의 변화

연구팀은 다양한 고감도의 분광분석 방법을 사용해서 힘줄이나 인대의 구성물질인 콜라겐(collagen)이 주변 다른 조직에 비하여 레이저 빛을 더 강하게 흡수하는 파장을 찾아냈다. 레이저는 고등광기술연구소의 유봉안 박사의 도움을 받아 새로이 개발됐다. 국방용 무기로의 활용을 위해서 개발된 고성능 광섬유 레이저 기술이 모태가 돼 의료분야에 활용한 사례라 할 수 있다.

엄태중 박사는 “기존 학계에 알려지지 않았던 힘줄의 광흡수 특성을 밝혀내 정형외과의 진단에서 쓰이는 초음파나 MRI가 일으키던 영상 촬영의 오류를 줄일 수 있는 새로운 광영상 방법을 제시한 것이 이번 연구의 가장 큰 의의”라고 설명했다. 

한편 이번 연구는 광주과학기술원의 광과학기술 특성화 연구사업의 지원을 받아 수행됐다. 2018년 3월 19일 Nature 그룹 자매지인 Scientific Reports(사이언티픽 레포트) 논문으로 선정 및 본문에 게재됐다.


임승미 기자 lsm@dhnews.co.kr
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