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김철홍 포스텍 교수팀, 50배 빠른 광음향 현미경 기술 개발

2015-01-28
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초고속 광학 해상도를 구현한 광음향 현미경 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 향후 신생아의 뇌나 암, 관절염 진단장비로 활용될 것으로 기대된다.


김철홍 포스텍 창의IT융합공학과 교수와 이창호 박사, 김진영 기계공학과 박사과정, 임근배 교수팀은 2축 방수 멤스(MEMS) 스캐너를 이용해 기존 광음향 기술보다 넓은 범위의 영상을 스캔할 수 있는 기술을 개발했다. 이번 연구성과는 최근 네이처 자매지 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Report)’에 발표됐다.

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광음향은 번개가 치면 천둥소리가 들려오는 현상과 마찬가지로 물질이 빛을 흡수하면 광에너지가 열로 변하는 단계에서 기체에 음파가 발생하는 현상이다. 현재 이 현상을 이용한 의료 영상 기술은 내년 1억2000만달러 규모로 성장할 것으로 전망되며 차세대 기술로 손꼽힌다.


짧은 펄스의 레이저로 생체 조직을 투사하면 광음향 신호가 나오고, 이 신호는 기존의 초음파기기를 통해 감지된다. 이 기술은 실제 사람의 눈이 감지할 수 있는 다양한 색깔을 볼 수 있을 정도로 고감도일 뿐 아니라 CT나 MRI처럼 조영제가 따로 필요 없어 각광을 받고 있다.


광해상도 광음향 현미경은 그런 점에서 주목을 모으고 있지만 암의 진단을 촬영하기 위해서는 고해상도, 고속의 영상출력기술이 필요하다. 연구팀은 방수가 가능한 2축 멤스 스캐너를 제작, 이 스캐너가 물속에서 작동, 초음파와 레이저 빛을 동시에 반사하도록 해 더욱 선명한 영상을 출력할 수 있도록 했다. 물론 기존 기술보다 훨씬 넓은 범위의 영상을 촬영할 수 있었을 뿐만 아니라 속도도 크게 높였다는 것이 연구팀의 설명이다. 또 현미경의 크기를 크게 줄여 향후 내시경이나 손잡이형 광학 영상 장치로도 활용이 가능하다.


연구팀은 이 연구성과를 이용, 살아있는 쥐 귓속 미세혈관을 촬영하는 데 성공했으며, 전임상과 임상단계 연구로도 확대가 가능하다고 밝혔다.


이번 연구는 고해상도 영상과 신진대사 정보 제공을 통해 암 관련 연구로도 활용할 수 있다. 또 다양한 조영제를 이용, 생체 내 분자 영상학에 응용하고 수술실에서 실시간으로 생체 조직검사를 가능하게 할 전망이다. 한편 이번 연구는 미래창조과학부의 IT명품인재양성사업, 선도연구센터육성사업, 중견연구자 지원사업의 지원으로 수행되었다.


포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com