기존 초음파로 관찰하지 못했던 병 본다...미세혈관도 '정밀하게'

[이데일리 강민구 기자] 기존 초음파 영상 기기로는 촬영이 어려웠던 병의 진행과정을 확인할 수 있는 기술이 나왔다.

대구경북과학기술원(DGIST)은 유재석 로봇공학전공 교수팀이 미국 피츠버그 의과대학과 공동연구를 통해 초해상도 초음파 영상 기술을 개발했다고 2일 밝혔다.

기존 초음파 영상 기법(왼쪽), 조영제를 투여한 기존 대조도 향상 초음파 도플러 혈관 영상 기법(중간), 이번에 개발한 초해상도 초음파 영상 기법(오른쪽).<사진=대구경북과학기술원>

기존 초음파 영상 기기의 해상도는 ‘음향회절한계’를 벗어날 수 없었다. 어떤 물체를 시각화하려면 물체 크기가 시각화하기 위해 필요한 주파수의 절반 이상이 돼야 한다. 따라서 기존 해상도를 높이기 위한 연구 대부분은 음향회절한계 범위를 벗어나지 않는 수준에서 이뤄졌다. 이 방식은 데이터 취합에만 몇 분씩 소요돼, 응급상황에 사용하는데 어려움이 있었다.

이에 유 교수팀은 초음파 조영제의 개별 신호를 구분해 위치를 찾아내는 ‘국지화(Localization) 기술’을 이용했다. 그 결과, 기존보다 해상도가 4~5배 이상 향상됐다. 기술을 활용하면 최대 32마이크로미터의 미세혈관을 관찰할 수 있다. 기존 기술로 탐지 가능했던 미세혈관 크기인 150~200마이크로미터 보다 5~6배 정도 정밀하게 관찰 가능하다.

연구팀은 환자를 촬영한 데이터를 처리하는 속도도 수 분에서 1초 이내로 줄였다. 천문학에서 주로 활용하는 신호처리 기법인 디컨볼루션(Deconvolution)을 적용했다.

연구팀은 개발한 기술을 이용해 기존 초음파 영상으로는 관찰하지 못했던 급성신장손상이 만성신장질환으로 진행되는 경과를 성공적으로 관찰했다.

유 교수는 “기존 초음파 영상기기로는 진단하지 못했던 병의 진행을 관찰했다”며 “현재 초해상도 영상을 3차원으로 구현할 수 있는 기술을 연구 중으로, 실제 임상에서 사용할 수 있는 기술로 발전시킬 것”이라고 말했다.

이번 연구결과는 신장학 분야 국제 학술지인 ‘Kidney International’에 지난 3월 발표됐다.