기존 방식보다 빠르고 선명한 관상동맥 내시경 개발해
상태바
기존 방식보다 빠르고 선명한 관상동맥 내시경 개발해
  • 전철호 기자
  • 승인 2014.05.08 00:00
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

[기계공학전공 오왕열 교수팀]전체적 시스템 개선해 높은 해상도 사진 얻어… 2~3년 내 병원과 협력해 돼지, 임상실험 거쳐 상용화 계획

 매년 세계의 11.2%, 미국 인구의 24%, 한국 인구의 10%는 심혈관계 질병으로 사망한다. 심혈관계 질환은 미국을 포함한 대부분의 국가에서 사망 원인 1위를 차지하고 있다. 우리나라에서는 암 다음으로 빈번한 사망 원인이다. 우리 학교 기계공학전공 오왕열 교수가 이러한 심혈관계 질환을 보다 빠르고 정확하게 진단할 수 있는 혈관 내시경 기술을 개발했다. 이번 시스템은 기존 기술보다 최대 3.5배 빠르게, 더 높은 해상도로 관상동맥을 촬영할 수 있다.

 

임상 분야에서 주목받는 혈관 내시경 광단층영상

심혈관계 질환은 보통 심장에 산소가 풍부한 피를 공급하는 관상동맥에 문제가 생기면서 발생한다. 심장에 신선한 피가 공급되지 않아 심장 근육이 괴사하는 것이다. 이와 관련된 대표적인 질병으로는 동맥경화, 심근경색, 협심증 등이 있다. 혈관내시경 광단층영상법은 이러한 관상동맥에 고속으로 회전하는 내시경을 삽입해 관상동맥을 촬영하는 방법이다. 이 방법은 심장의 운동을 분석하거나 촬영해 관상동맥의 문제를 간접적으로 알아내는 방법과 달리 관상동맥을 직접 촬영, 모델링해 관찰할 수 있다.

 

기존 방식은 속도 한계로 부분 촬영만 가능해

혈관 내시경은 사용하기 매우 까다롭다. 관상동맥을 직접 촬영하기 위해서는 심장에 연결된 관상동맥까지 내시경을 넣어야 한다. 또, 내시경이 혈관 벽의 한쪽 면만을 촬영하기 때문에 전체 혈관을 촬영하려면 내시경을 회전시켜야 한다. 평소에는 혈류에 가려 혈관 벽이 보이지 않기 때문에 관상동맥에 투명한 액체를 넣어 내시경이 혈관 벽을 볼 수 있도록 한다. 심장으로 가는 혈류를 오래 차단하면 환자의 건강에 이상이 생길 수 있기 때문에 최대한 짧은 시간에 촬영하는 것이 중요하다. 일반적으로 5~6초를 혈류 차단의 한계로 보는데, 기존 방식으로는 이 시간 안에 관상동맥을 전부 촬영하지 못했다. 기존 방식은 혈관을 200μm (마이크로미터, 0.001mm) 간격으로 띄엄띄엄 촬영했다. 간격이 비교적 넓고 해상도도 낮아 혈관이 흐릿하게 보였다.

 

전체적 시스템 개선해 촬영 성능 비약적으로 향상

일반적으로 사용되는 광단층영상 혈관 내시경 장치는 크게 세 부분으로 나뉜다. 몸속에 들어가 회전하며 혈관을 촬영하는 내시경, 내시경으로부터 온 광신호를 분석하여 이미지를 만들어주는 시스템, 내시경을 빠르게 회전시키고 내시경과 시스템을 이어주는 연결부위다. 오 교수 연구팀은 혈관 내시경 광단층영상 장치를 전체적으로 개선해 더 선명한 이미지를 얻을 수 있었다. 내시경에는 빠른 회전속도를 버틸 수 있도록 금속 보강코일과 유연한 광섬유를 사용했다. 또, 우리 학교 전산학과 류석영 교수와 협업을 통해 시스템의 데이터 처리 속도와 성능을 개선했다. 연결부위 또한 더욱 빠르게 회전하는 내시경의 위치를 정밀하게 고정해주면서 고속으로 작동하도록 특수하게 설계 및 제작되었다. 전체 시스템의 한 부분만을 개선한 것이 아닌, 모든 시스템의 향상을 통해 촬영 결과물의 수준을 대폭 향상한 것이다. 이번 연구 결과를 통해 초당 350장의 사진을 찍는 높은 해상도로 살아있는 토끼의 대동맥 7cm를 10~35μm간격으로 촬영하는 데 5.8초가 걸렸다. 기존의 촬영 간격인 200μm로 촬영했을 때는 기존보다 수 배 빠른 1초 내로 촬영할 수 있었다.

 

오 교수는 “고해상도 혈관 내시경이 상용화되면 신약 제조, 질병 진단 및 치료에 큰 도움을 줄 수 있을 것이다”라고 전했다. 또한, 오 교수는 “수년 내 병원과 긴밀한 협력을 통해 돼지 실험, 임상실험을 통해 성공적 상용화에 최선을 다할 것”이라고 밝혔다. 이번 연구는 지난 1월 <바이오 메디컬 옵틱스 익스프레스(Biomedical Optical Express)>지에 게재되었다.


댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
0 / 400
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.
주요기사
이슈포토