대구경북과학기술원 유재석 교수팀,
32㎛ 혈관 구분 가능 초음파진단기술 개발
유재석 대구경북과학기술원(DGIST, 디지스트) 로봇공학전공 교수
요즘 병원에서 흔히 볼 수 있는 초음파진단기. 건강검진 간기능검사나 산부인과 태아검사 등 각종 의료검사에 엑스레이만큼이나 흔히 쓰이는 의료기기다. 해상도가 높을 수록 정확하게 진단할 수 있는데, 초음파진단기기의 해상도를 획기적으로 높여줄 기술이 개발됐다.
대구경북과학기술원(DGIST, 디지스트)은 로봇공학전공 유재석 교수팀이 미국 피츠버그 의대와 공동연구를 통해 (Super-resolution) 초음파 영상 기술을 개발했다고 2일 밝혔다.
이 기술은 기존 초음파 영상 기기가 갖던 한계들을 뛰어넘는 기술이다. 기존 장비론 촬영이 불가능했던 병의 진행과정 모니터링이 가능해졌다. 관련 기술을 의료 분야의 여러 방면으로 응용해 병을 진단하는데 있어 많은 활용이 기대된다.
기존 초음파 영상 기기의 해상도는 ‘음향회절한계’를 벗어날 수 없었다. 또 기존 장비는 초음파 영상 데이터를 처리하는 데만 몇 분씩 걸려 응급상황에 어려움이 많았다.
유 교수팀이 개발한 기술은 음향회절한계를 극복하고자 초음파 조영제의 개별 신호를 구분해 위치를 찾아내는 ‘국지화(Localization) 기술’을 이용했다. 기존 장비보다 4~5배 이상 향상된 해상도를 구현했다. 이번 기술을 활용할 경우 최대 32㎛ 미세혈관의 관찰이 가능하다. 기존 기술로 탐지할 수 있는 미세혈관 크기 150~200㎛ 5~6배 정도 뛰어넘었다. 머리카락의 굵기는 평균 100㎛ 정도다.
여기에다 환자를 촬영한 데이터를 수집해 처리하는 속도 또한 수 분에서 1초 이내로 줄였다. 유 교수팀은 천문학에서 주로 사용되던 신호처리 기법인 디컨볼루션(Deconvolution)을 적용해 데이터 수집시간을 기존보다 150분의 1로 단축했다. 향후 일분일초가 급한 응급상황을 포함한 다양한 임상에서의 활용이 가능할 것으로 보인다.
또한 유 교수팀은 이번에 개발한 기술을 이용해 기존 초음파 영상으로는 관찰이 불가능했던 급성신장손상(Acute Kidney Injury)이 만성신장질환(Chronic Kidney Disease)으로 진행되는 경과를 성공적으로 관찰할 수 있었다. 이는 기존의 기기가 갖던 해상도의 한계로 진단이 불가능했던 질병들을 진단하고 치료하는데 활용될 수 있는 가능성을 보여줘, 향후 활용 가능성이 기대된다.
유 교수는 "이번에 개발한 기술은 기존의 초음파 영상기기로는 진단이 불가능했던 병의 진행을 관찰해 그 실효성이 입증됐다"며 "현재 초해상도 영상을 3차원으로 구현할 수 있는 기술을 연구 중으로, 향후 실제 임상에서 사용가능한 기술로 발전시킬 것"이라고 말했다.
한편, 이번 연구결과는 지난 3월 신장학 분야 국제 학술지인 키드니 인터내셔널에 발표됐다.
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