초음파 이용해 생체조직 깊은 곳까지 '빛' 투과한다

장진호 서강대 교수 "광 영상 치료 기술 성능향상 기대"
생체조직모사팬텀을 이용한 성능검증 결과.<사진=한국연구재단 제공>생체조직모사팬텀을 이용한 성능검증 결과.<사진=한국연구재단 제공>

국내 연구팀이 초음파를 이용해 생체조직 깊은 곳까지 빛을 투과하는 기술을 개발했다.

한국연구재단(이사장 조무제)은 장진호 서강대학교 교수 연구팀이 초음파를 이용해 생체조직에서 광산란이 일어나지 않도록 일시적으로 마이크로미터 크기의 공기 방울을 유도해 빛 투과 깊이를 증가시키는 기술을 개발했다고 11일 밝혔다.

광산란 현상은 빛이 입자를 만났을 때 그 진행 방향이 불규칙적인 경로로 바뀌는 물리 현상을 말한다.

빛을 생체조직에 조사해 구조정보를 영상으로 제공하는 '광 영상'과 병변조직을 치료하는 '광 치료' 기술이 임상에서 널리 사용되고 있다. 하지만 생체조직에서 광산란이 발생해 빛이 투과되는 깊이가 낮으므로 심부조직에서는 영상 획득과 치료가 어려운 한계가 있다.

연구팀은 생체조직에 빛을 쪼여줄 때 초음파를 함께 조사함으로써 광산란 현상을 현저히 줄이고 빛의 투과 깊이를 증가시키는 기술을 개발했다. 연구팀은 초음파와 함께 조사할 때 광산란으로 인해 빛이 퍼지는 현상이 현저히 줄어들고 형광 영상 화질도 개선된다는 사실을 실험적으로 입증했다.

연구결과에 따르면 초음파를 조사했을 때 생체조직에 마이크로미터 수준의 작은 공기 방울들이 생성된다. 공기 방울들이 일시적으로 미산란돼 광산란이 빛의 진행방향으로 일어나도록 유도함으로써 빛의 투과깊이가 증가한다.

미산란 현상은 산란체(입자) 크기가 광 파장과 비슷한 경우에 발생하는 산란 현상이다. 광산란이 주로 빛의 진행 방향으로 일어나며 광 에너지 저하가 최소화된다.

장진호 교수는 "초음파를 이용해 생체조직의 광산란 특성을 일시적으로 변화시켜서 빛의 투과 깊이를 증가시킨 것"이라며 "기존 광 영상 치료기술 성능향상과 더불어 임상 응용분야를 확대시킬 것"이라고 말했다.

한편, 이번 연구 결과는 국제학술지 '사이언티픽 리포트(Scientific Reports)'에 지난달 23일자 논문으로 게재됐다.
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