초음파 진단 '4배' 정확해진다

기존 초음파와 연구진이 개발한 초음파를 비교한 사진이다. (a)는 기존의 B-mode 이미징 방식을 통해 재구성 한 초음파 영상이다. (b)는 연구팀이 제안한 무작위 간섭 방식을 통해 재구성 된 초음파 영상다. (c)?(d) 기존의 B-mode 이미징 방식과 제안하는 방식으로 복구된 초음파 영상을 2배 확대한 영상이다.

[아시아경제 황준호 기자] 국내 연구진이 우리가 건강검진 등에 흔히 사용하는 진단 초음파의 해상도를 4배 향상시키는 기술을 개발했다. 향후 MRI(자기공명영상법), CT(컴퓨터단층촬영) 등 다른 진단에 비해 저렴한 비용으로 더욱 선명한 인체 이미지를 확보할 수 있는 길이 열릴 것으로 예상된다.

연구팀은 인위적으로 생성한 초음파 파동의 무작위한 간섭과 수학적 최적화를 통해 관찰 대상의 이미지를 얻는 초음파 시스템을 개발했다. 또 이를 통해 0.25나노미터(nm)의 나일론 실을 구분하는데 성공했다.

기존 진단 초음파 기기는 관찰하고자 하는 부위에 집중적으로 초음파를 집중하는 빔포밍 방식을 통해 1nm 크기까지 구분할 수 있는 영상을 제공하고 있다.

이흥노 교수는 "이번 연구는 '계산(Computation)을 통해 보면 더 잘 볼 수 있다'는 '싱 스루 컴퓨테이션(Seeing Through Computation)'기술의 하나로서, 이 기술을 초음파영상 분야에 적용해 초음파 영상장치의 해상도를 크게 향상시키는 새로운 기초기술을 개발했다는 점이 의의"라며 "향후 보다 선명하고 깨끗한 화질의 초음파영상장치를 만드는데 크게 기여 할 것으로 기대된다"고 말했다.

한편 이번 연구는 초음파 영상분야 학술지(IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control)에 소개됐다.

연구팀이 개발한 초음파시스템을 설명하는 그림이다. 선형 트랜스듀서의 각 요소들은 랜덤 패턴의 초음파 파동에 의해 여기 된다. 전송된 파면은 여러 초음파 파동의 간섭으로 인해 공간적으로 무작위의 압력 분포를 갖는다. 전송 행렬의 각 열은 가상의 격자 지점의 임펄스 응답을 통해 구해진다. 랜덤 시퀀스의 간섭의 효과 덕분에, 공간 임펄스 응답은 서로 낮은 상관관계를 갖는다. 고해상도의 초음파 이미지는 초음파 측정된 초음파 신호와 전송 행렬을 이용해 재구성 된다.