심근경색…3.5배 빠른 혈관내시경으로 진단한다

카이스트, 3차원 고해상도 혈관 이미지 획득 성공

▲이번에 개발된 혈관 내시경.[사진제공=카이스트]

[아시아경제 정종오 기자]국내 연구진이 지금보다 3.5배 빠른 광학 혈관내시경 시스템을 이용해 3차원 고해상도 혈관 내부 이미지를 얻는데 성공했다. 이를 이용하면 앞으로 심근경색 등 심혈관 질환 진단과 치료가 쉬워질 것으로 기대된다.

오왕열 KAIST 기계공학전공 교수는 지금 기술보다 이미징 속도가 최대 3.5배 빠른 광학 혈관내시경 시스템을 개발하고 이를 이용해 세계 최초로 3차원 고해상도(혈관 깊이 방향 10㎛급, 혈관 둘레 및 길이 방향 30㎛급) 생체 혈관 내부 이미지 획득에 성공했다. 이미징은 시각적으로 인식할 수 있는 형으로 정보를 표현하는 것을 말한다.

이번에 개발된 혈관내시경 시스템은 영상속도는 물론 해상도, 영상품질, 영상획득영역 등도 세계 최고의 성능을 발휘한다. 또 혈관 벽의 취약여부 파악에 쉬운 편광 이미징 등 기능성 이미징도 동시에 수행할 수 있다. 심혈관계 질환 진단과 치료에 새로운 전기를 가져올 것으로 기대된다.

혈관내시경 광단층영상(OCT, Optical Coherence Tomography) 시스템은 심근경색으로 대표되는 심혈관계 질환 진단을 위해 가장 높은 해상도를 제공하는 장비로 임상분야에서 주목을 받고 있다. 기존 시스템은 영상 촬영속도가 느려 빠르게 이미징을 수행해야하는 혈관 내 상황에서 자세한 파악이 불가능했다. 혈관 내부를 띄엄띄엄 분석할 수밖에 없었다. 임상에서 생체 혈관 내부 광학적 영상을 위해서는 내시경을 혈관에 삽입한 다음 투명한 액체를 순간적으로 흘려보내 수초 안에 촬영을 해야 하기 때문이다.

연구팀은 초고속·고해상도 광단층영상 시스템과 직경 0.8㎜(밀리미터)의 유연한 고속·고해상도 내시경과 이미징 빛을 혈관 내에서 고속으로 스캔할 수 있는 장치를 개발했다. 이를 활용해 혈관 벽 내부 구조를 영상화하는데 성공했다.

개발한 시스템을 활용해 사람의 관상동맥과 비슷한 크기인 토끼 대동맥 7㎝ 길이의 혈관을 5.8초 만에 초당 350장의 속도로 단층 촬영에 성공했다. 이를 3차원 모든 방향으로 10~35㎛(마이크로미터, 100만분의 1미터)의 고해상도 이미지를 얻어냈다. 연구팀은 현재 상용화중인 혈관내시경처럼 200㎛ 간격으로 이미징할 경우에는 7㎝ 길이의 혈관을 1초 안에 모두 이미징할 수 있다고 설명했다.

오 교수는 "이번에 개발한 혈관내시경 시스템은 세계 최고의 성능을 갖는 것은 물론 살아있는 동물 혈관 내부 촬영을 통해 사람의 혈관과 비슷한 상황에서 테스트가 됐다는 점에서 의미가 있다"며 "병원과 긴밀한 협력을 통해 올 상반기에 사람의 심장과 비슷한 크기를 가진 동물 심장의 관상동맥 촬영을 준비하고 있다"고 말했다.

이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자지원사업(도약연구) 및 글로벌프론티어사업의 지원을 통해 수행됐고 연구결과는 지난 1월 바이오메디컬 옵틱스 익스프레스(Biomedical Optics Express) 지에 게재됐다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr