3차원 고해상도 혈관내시경 시스템 개발

오왕열 교수

아주경제 이한선 기자 = 국내연구진이 3차원 고해상도 혈관내시경 시스템 개발에 성공했다.

한국과학기술원(KAIST)은 오왕열(46) 기계공학전공 교수가 현존하는 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 성공했다고 12일 밝혔다.

이번에 국내 최초로 개발된 혈관내시경 시스템은 영상속도는 물론 해상도, 영상품질, 영상획득영역 등도 세계 최고 성능을 갖췄다.

혈관 벽의 취약여부 파악에 용이한 편광 이미징 등 기능성 이미징도 동시에 수행할 수 있어 심혈관계 질환 진단 및 치료에 새로운 전기를 가져올 것으로 기대된다.

혈관내시경 광단층영상(OCT) 시스템은 심근경색으로 대표되는 심혈관계질환 진단을 위해 가장 높은 해상도를 제공하는 장비로 임상분야에서 주목받고 있다.

기존 시스템은 영상 촬영속도가 느려 빠르게 이미징을 수행해야 하는 혈관 내 상황에서 자세한 파악이 불가능하고 혈관 내부를 띄엄띄엄 분석할 수밖에 없었다.

임상에서 생체 혈관 내부 광학적 영상을 위해서는 내시경을 혈관에 삽입한 다음 투명한 액체를 순간적으로 흘려 보내 수초 안에 촬영을 해야 하기 때문이다.

연구팀은 초고속·고해상도 광단층영상 시스템과 직경 0.8mm의 유연한 고속·고해상도 내시경 및 이미징 빛을 혈관 내에서 고속으로 스캔할 수 있는 장치를 개발하고 이를 활용해 혈관 벽 내부 구조를 영상화하는데 성공했다.

개발한 시스템을 활용해 사람의 관상동맥과 비슷한 크기인 토끼 대동맥 7cm 길이의 혈관을 5.8초 만에 초당 350장의 속도로 단층 촬영에 성공하고 3차원 모든 방향으로 10~35㎛ 고해상도 이미지를 얻어냈다.

연구팀은 현재 상용화중인 혈관내시경처럼 200㎛ 간격으로 이미징할 경우 7cm 길이의 혈관을 1초 안에 모두 이미징할 수 있었다.

오왕열 교수는 “이번에 개발한 혈관내시경 시스템은 세계 최고의 성능을 갖는 것은 물론 살아있는 동물 혈관 내부 촬영을 통해 사람의 혈관과 비슷한 상황에서 테스트가 됐다는 점에서 크게 의미가 있다”며 “병원과 긴밀한 협력을 통해 올 상반기에 사람의 심장과 비슷한 크기를 가진 동물 심장의 관상동맥 촬영을 준비하고 있고 이를 거쳐 향수 수년 내에 임상에서 환자에 적용할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자지원사업 및 글로벌프론티어사업의 지원을 통해 수행됐고 연구결과는 지난 1월 바이오메디컬 옵틱스 익스프레스 지에 게재됐다.