연구성과

IT융합 김철홍 교수팀, 말초혈관, 단 1mm도 놓치지 않고 3D로 살핀다

2022-03-23 82

[김철홍 교수팀, 광음향·초음파 합친 족부 영상 기술 개발]

우리 몸은 마치 정교한 네트워크와 같이 심장에서부터 몸의 말단까지 수많은 말초혈관으로 이어져 있다. 이 말초혈관에 피가 제대로 통하지 않으면 상처가 잘 낫지 않거나, 심지어 괴사에 이를 수도 있다. 특히나 말초혈관질환은 사람이 움직이고 생활하는 데 가장 중요한 ‘발’에서 주로 나타나 더욱 주의가 요구된다. 최근 국내 연구진이 1mm 두께보다 얇은 말초혈관까지 생생하게 확인하는 3차원 족부 영상 기술을 개발해 눈길을 끈다.

IT융합‧전자전기‧기계공학과 김철홍 교수‧IT융합공학과 최원석 연구조교수 연구팀은 광음향·초음파 영상을 합친 영상 기술을 개발, 국제 학술지 ‘래디올로지(Radiology)’에 최근 발표했다.

기존에는 말초혈관질환이 있는지 확인하기 위해 손목과 발목, 또는 발가락의 혈압을 재고 비율을 계산하는 발목상완지수(Ankle-brachial Index) 측정 방식이 사용됐다. 영상 검사로는 혈류를 측정하는 도플러 초음파검사(Doppler Ultrasonography), CT(컴퓨터 단층촬영)나 MRI(자기공명영상)를 이용한 혈관 조영술 검사가 쓰였다.

이런 방식은 큰 동맥의 이상을 확인할 수는 있으나 매우 얇고 그 수가 많은 말초혈관을 선명하게 확인하기 어렵거나, 조영제를 주사해야 해 통증이나 부작용이 따른다는 한계가 있었다.

연구팀은 광음향 영상과 초음파 영상을 결합함으로써 조영제 없이도 1mm 두께보다 얇은 혈관까지 입체적으로 볼 수 있게 했다. 빛이 열로 바뀌는 과정에서 물질이 팽창하며 소리를 내는 현상을 광음향 현상이라고 하는데, 이 현상을 이용하면 조영제 없이도 혈액 자체의 빛 흡수도를 이용해서 몸속 혈관을 촬영할 수 있다. 여기에 초음파 영상을 합쳐 혈관의 구조 영상을 피부 및 뼈 구조 영상과 동시에 보여준다는 점이 특징이다.

구조 영상뿐만 아니라 파장 변환이 가능한 레이저를 사용해 총 헤모글로빈 농도나 혈중 산소포화도 등 조직으로의 혈액 공급 상태에 대한 기능적 진단 수치도 제공할 수 있어 말초혈관질환의 진단과 치료를 돕는 정보도 함께 제공할 수 있다. 또한, 영상 결과의 신뢰성과 재현성을 향상시키기 위해 영상 프로브가 족부의 다양한 굴곡을 감지해 그 윤곽을 따라 움직이는 기술을 개발했다.

진단 기술로서의 가능성을 선보이기 위해 연구팀은 일반인의 족부를 대상으로 실험을 진행했다. 족부 전체의 광음향·초음파 영상을 획득해 족부의 혈관, 피부, 뼈 구조를 동시에 정교히 보여줄 수 있음을 확인했고, 혈압계 커프를 이용해 다리를 일시적으로 압박했을 때 혈류 변화를 영상으로 관찰할 수 있었다. 이 연구 결과를 바탕으로 차후 말초혈관질환을 진단하는 새로운 영상 기술로서의 가능성을 확인했다.


한편, 이 연구성과는 과학기술정보통신부, 교육부와 한국연구재단의 지원을 받아 이뤄졌다.