연구성과
POSTECH, ‘좀 더 빠르게’ ‘좀 더 선명하게’ ‘좀 더 작게’ 만든 광음향 현미경 기술 개발
창의IT 김철홍․기계 임근배 교수팀, 고속 광학 해상도 광음향 현미경 개발
미국과 캐나다를 중심으로 신생아의 뇌나 암, 관절염 진단장비로 개발이 이뤄지고 있는 광음향 현미경은 암 등을 진단해내기 위해서는 더욱 고감도와 빠른 영상 출력기술이 필요하다.
POSTECH(포항공과대학교) 창의IT융합공학과 김철홍 교수․이창호박사, 기계공학과 박사과정 김진영씨․임근배 교수팀은 2축 방수 MEMS 스캐너를 이용, 기존의 광음향 기술보다 넓은 범위의 영상을 스캔할 수 있을 뿐 아니라 기존에 비해 50배 빠른 광음향 현미경 기술을 개발, Nature의 자매지인 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Report)’를 통해 발표했다.
광음향은 번개가 치면 천둥소리가 들려오는 현상과 마찬가지로 물질이 빛을 흡수하면 광(光)에너지가 열로 변하는 단계에서 기체에 음파가 발생하는 현상이다. 현재 이 현상을 이용한 의료 영상 기술은 2016년 1억 2천만달러 규모로 성장할 것으로 전망되며 차세대 기술로 손꼽히고 있다.
짧은 펄스의 레이저로 생체 조직을 투사하면 광음향 신호가 나오고, 이 신호는 기존의 초음파기기를 통해 감지된다. 이 기술은 실제 사람의 눈이 감지할 수 있는 다양한 색깔을 볼 수 있을 정도로 고감도일 뿐 아니라, CT나 MRI처럼 조영제가 따로 필요 없어 더욱 각광을 받고 있다.
광해상도 광음향 현미경은 그런 점에서 주목을 모으고 있지만 암의 진단을 촬영하기 위해서는 고해상도, 고속의 영상출력기술이 필요한 상황이다. 연구팀은 방수가 가능한 2축 MEMS 스캐너를 제작, 이 스캐너가 물 속에서 작동하도록 해 초음파와 레이저 빛을 동시에 반사하도록 해 더욱 선명한 영상을 출력할 수 있도록 했다. 물론 기존 보다 훨씬 넓은 범위의 영상을 촬영할 수 있었을 뿐 아니라 속도도 크게 높였다는 것이 연구팀의 설명이다.
또, 현미경의 크기를 크게 줄여 향후 내시경이나 손잡이형 광학 영상 장치로도 활용이 가능하다.
연구팀은 이 연구성과를 이용, 살아있는 쥐 귓속 미세혈관을 촬영하는데 성공했으며, 전임상과 임상단계 연구로도 확대가 가능하다고 밝혔다.
이번 연구는 고해상도 영상과 신진대사 정보 제공을 통해 암 관련 연구로도 활용할 수 있으며, 다양한 조영제를 이용 생체 내 분자 영상학에 응용하고 수술실에서 실시간으로 생체 조직검사를 가능하게 하는 환자에게는 편리하며 결과는 정확한 의료 서비스를 제공하는데 큰 도움을 줄 것으로 기대된다.
한편, 이번 연구는 미래창조과학부의 IT명품인재양성사업, 선도연구센터육성사업, 중견연구자 지원사업의 지원으로 수행되었다.
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