KIST(원장 윤석진)는 박기주 바이오닉스연구센터 박사팀이 기존에 발견했던 고강도 집속초음파로 인한 종양 파괴법의 한계를 극복한 새로운 종양 제거 기술을 개발했다고 24일 밝혔다. 

초음파 에너지를 신체 내 원하는 타겟 위치에 모아 고열을 발생시키면 수술 없이 조직을 태워 괴사 시킬 수 있다. 현재 이러한 방법은 자궁근종, 전립선비대증, 전립선암 등 임상에서 다양하게 사용되고 있지만 열확산 현상에 의해서 종양 주변 조직까지도 태울 수 있다는 문제가 있다.

연구진은 2019년 기존 초음파보다 수십 배 더 강력한 고강도 집속초음파로 신체 손상없이 종양을 깨끗하게 파괴할 수 있음을 확인, 그 원리를 밝혀낸 바 있다. 하지만 목표 지점뿐만 아니라 주변에 여러 미세 기포들이 생성돼 원치 않는 부위까지 파괴될 수 있어 이들의 생성 원인을 파악하고 발생 위치를 정확히 예측해야 할 필요가 있었다.(※Ultrasonics Sonochemistry. 2019, 53, 164-177)

연구진은 종양조직 제거 시 생성되는 2차 미세 기포 발생 원리를 밝히기 위해 수학 모델을 개발, 초음파에 의해 생긴 1차 수증기 기포가 초음파 진행에 미치는 영향을 연구했다. 그 결과 수증기 기포에 의해서 전방위로 퍼져나가는 초음파와 지속적으로 입사되는 집속 초음파 간섭이 그 원인이며, 간섭되는 범위에서 2차 기포가 발생한다는 사실을 밝혀냈다. 초고속카메라 촬영본과 비교해본 결과 초음파가 간섭되는 범위와 2차 미세기포가 실제 생성되는 위치가 일치하는 것을 확인했다.

연구 결과는 2차 미세 기포가 생성되는 원리를 설명하는 것뿐만 아니라, 그 범위를 예측함으로써 안전하게 타겟 조직만을 정밀하게 제거할 수 있는 가능성을 제시했다.

박기주 박사는 "이번 연구는 개발된 수학 모델을 이용하면 기포 발생 위치와 파괴되는 종양 조직 범위를 사전에 예측 하는 것이 가능할 전망"이라며 "개발하고 있는 초음파 기술이 수술 없이 종양조직만의 물리적 파쇄가 가능한 초정밀 집속 초음파 수술 기술로 발전돼 향후 임상에 적용되길 기대한다"라고 밝혔다.

과학기술정보통신부 지원으로 KIST 주요사업 및 국가과학기술연구회 창의형융합연구사업 지원으로 수행된 이번 연구는 음향(Acoustics) 분야 권위지 'Ultrasonics Sonochemistry' (IF: 6.513, JCR 분야 상위 1.562%) 최신호에 게재됐다.