"이어붙이기 없이 한 번에"…몸속 혈관 '파노라마 모드'로 한 번에 촬영 가능
포스텍 연구팀이 손·발처럼 넓은 부위의 혈관을 한 번에 촬영할 수 있는 3차원 광음향·초음파 통합 영상 기술을 개발했다.
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| ▲ 포스텍 전자전기공학과·IT융합학과·기계공학과·융합대학원 김철홍 교수, 포스텍 글로벌 헬스케어 의공학 연구소 박신영 박사, 포스텍 기계공학과 통합과정 성민식 씨. [포스텍 제공] |
포스텍은 전자전기공학과·IT융합학과·기계공학과·융합대학원 김철홍 교수, 글로벌 헬스케어 의공학 연구소 박신영 박사, 기계공학과 통합과정 성민식 씨, IT융합공학과 박사과정 김현희 씨 연구팀이 지멘스 헬시니어스 초음파 프로브 연구팀과 함께 손과 발처럼 넓은 부위를 한 번에 찍을 수 있는 3차원 광음향·초음파 통합 영상 시스템을 개발했다.
이번 연구성과는 광학 분야 국제 학술지 '레이저 앤 포토닉스 리뷰'에 게재됐다.
'광음향·초음파' 융합 영상은 몸속 구조와 혈관 상태를 동시에 볼 수 있는 진단 기술이다. 혈관에서 나오는 미세한 소리를 잡아내는 '광음향' 기술과 소리를 쏘아 반사되는 신호로 몸속 구조를 그려내는 '초음파' 기술을 합친 것이다.
그러나 촬영 부위가 넓어질수록 장비가격이 비싸지고 복잡해질뿐 아니라 결국 여러 번 나눠 찍은 다음 이어 붙여야 했고 영상 왜곡을 피하기 힘든 문제가 있었다.
초음파 센서는 아주 작은 마이크와 스피커 역할을 하는 소자 수백 개가 일렬로 붙어 있는 형태로, 이들을 한꺼번에 전부 다 켜서 쓰려면 그만큼 비싸면서 복잡한 장비가 필요하다.
연구팀은 소자를 일부 구간씩 순서대로 빠르게 켰다가 끄는 '디지털 멀티플렉싱' 기술을 개발했다.
768개나 되는 소자가 달린 센서를 쓰면서도 순서와 타이밍을 정밀하게 제어하는 반도체 칩 'FPGA' 덕분에 영상 선명도와 해상도는 유지하면서 한 번에 못 찍던 부위를 이어 붙이지 않고 한 번의 스캔으로 찍을 수 있게 됐다.
이 기술로 연구팀은 손바닥, 손등, 팔뚝, 발 등을 단 한 번의 스캔으로 촬영했고 미세한 혈관들이 3차원 입체 지도처럼 선명하게 드러났다. 기존에 손에 들고 쓰는 초음파 탐촉자는 소자가 128~192개 정도 붙어 있어 한 번에 찍을 수 있는 폭이 약 38mm에 불과했지만 이번 연구에서는 768개 소자가 붙은 탐촉자를 활용해 한 번에 찍을 수 있는 폭을 154mm까지 넓혔다.
또한, 여러 색 빛을 쏘아 혈액 산소 농도를 수치로 계산하고 병원에서 쓰는 펄스옥시미터(산소포화도 측정기) 측정값과 비교해 정확도도 검증했다.
지금까지는 부위를 나눠 찍고 이어 붙이며 어느 정도 오차를 감수해야 했지만 이 기술이 도입된다면 단 한 번의 스캔만으로 정확한 정보를 얻을 수 있게 된다.
특히 혈액 순환 상태를 세밀하게 살펴야 하는 당뇨 환자나, 화상이나 상처 부위 혈류 회복 상태를 추적해야 하는 환자에게 큰 도움이 될 것으로 기대된다.
김철홍 교수는 "대면적 광음향·초음파 융합 영상 대중화를 가로막았던 하드웨어 확장성과 복잡도라는 장벽을 디지털 제어 기술로 넘어섰다"고 밝혔다.
KPI뉴스 / 장영태 기자 3678jyt@kpinews.kr
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