[LAB을 찾아서]머리카락보다 얇은 혈관까지…초고해상도 초음파 기술 혁신

대구경북과학기술원(DGIST) 연구진이 기존 초음파 기술의 한계를 뛰어넘어 적은 데이터로도 머리카락보다 얇은 미세혈관을 선명하게 관찰할 수 있는 초해상 영상 기술을 개발했다.

왼쪽부터 유재석 교수, 성효진 박사과정생, 정진환 박사과정생, 현정호 교수. DGIST

DGIST는 유재석 로봇·기계전자공학과 교수와 현정호 뇌과학과 교수 연구팀이 초음파 국소화 현미경(ULM)의 효율성을 대폭 높인 'ULM-Lite'를 선보였다고 21일 밝혔다.

병원에서 사용하는 일반 초음파로는 머리카락보다 얇은 미세혈관을 구분하기 어렵다. 이를 보완하기 위해 혈액 속 마이크로버블의 움직임을 추적해 초고해상도 혈관 지도를 만드는 기술이 ULM이다. 다만 초당 수 기가바이트(GB) 단위로 쏟아지는 방대한 데이터를 모두 저장하고 분석해야 해 장시간 실험이나 빠른 판독에는 어려움이 있었다.

연구팀은 초음파 신호에서 꼭 필요한 정보만 남기고 불필요한 대역을 줄여 신호의 '유효 대역폭'을 약 67% 축소했다. 이를 적용한 'ULM-Lite'는 데이터량을 기존의 3분의 1로 줄이면서도 영상 화질은 거의 유지됐다. 장비 교체 없이 소프트웨어만 적용하면 되며 영상 처리 속도도 약 30% 빨라졌다.

이 같은 기술적 개선이 뇌 연구·질환 진단 분야에서 갖는 의미도 크다. ULM-Lite는 수술이나 형광물질 없이도 비침습적으로 뇌 전체 미세혈류를 선명하게 관찰할 수 있어 뇌졸중·치매·뇌종양 등 주요 뇌질환의 조기 진단, 치료 효과 판정, 약물 반응 추적 등에 활용될 가능성이 높다. 또 데이터 저장·전송 부담이 줄어 장시간 관찰, 대면적 스캔, 다중 개체 실험 등에도 적합해 연구·임상 현장에서의 접근성을 크게 넓혔다는 평가다.

유재석 교수는 "본 기술을 기반으로 개발 중인 비침습 초음파 뇌자극 기술과의 융합을 추진하고 있다"며 "향후 다양한 신경·혈관 질환의 진단과 치료에 폭넓게 적용될 수 있을 것"이라고 말했다.

한국연구재단(NRF) 과학기술정보통신부 및 교육부에서 지원하는 우수신진연구와 글로컬랩, DGIST R&D Program의 지원을 받아 수행된 이번 연구성과는 최근 의료 초음파 분야의 세계적 학술지 '울트라소닉스(Ultrasonics)'에 게재됐다.

변선진 기자 sj@asiae.co.kr