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미세혈관 정확히 잡아내는 '초해상도 초음파 기술'

유재석 DGIST 교수팀, '국지화 기술' 사용해 음향회전한계 극복
기존 불가능했던 급성신장손상 만성으로 가는 경과 진단 성공 
유재석 DGIST 로봇공학전공 교수. <사진=DGIST 제공>유재석 DGIST 로봇공학전공 교수. <사진=DGIST 제공>

DGIST(총장 국양)는 유재석 로봇공학전공 교수팀이 美 피츠버그 의과대와의 공동 연구를 통해 초해상도(Super-resolution) 초음파 영상 기술을 개발했다고 2일 밝혔다. 개발된 기술은 기존 초음파 영상 기기가 갖던 한계들을 뛰어넘는 기술로, 촬영이 불가능했던 질환의 진행과정 모니터링이 가능하다. 향후 의료분야에 다방면으로 활용될 것으로 보인다. 

기존 초음파 영상 기기의 해상도는 '음향회절한계'를 벗어날 수 없었으며, 관련 연구도 데이터 취합에만 몇 분씩 소요돼 응급상황의 경우, 상용하는 데 어려움이 많았다.  

연구진은 음향회절한계를 극복하고자 초음파 조영제의 개별 신호를 구분해 위치를 찾아내는 '국지화(Localization) 기술'을 이용, 기존보다 4~5배 이상 향상된 해상도 구현에 성공했다. 해당 기술을 활용할 경우 기존 기술의 약 6배를 넘는 최대 32마이크로미터의 미세혈관 관찰이 가능하다.

연구진은 환자를 촬영한 데이터를 수집해 처리하는 속도도 수 분에서 1초 이내로 줄였다. 연구진은 천문학에서 주로 사용되던 신호처리 기법인 '디컨볼루션(Deconvolution)'을 적용해 데이터 수집시간을 기존보다 150배 가까이 줄일 수 있었다.

또한 연구진은 해당 기술을 통해 기존 초음파 영상으론 관찰 불가능했던 급성신장손상(Acute Kidney Injury)이 만성신장질환(Chronic Kidney Disease)으로 진행되는 경과를 성공적으로 관찰할 수 있었다. 이는 기존 해상도의 한계로 진단이 불가능했던 질병들을 진단하고 치료하는 데 활용될 가능성을 보여줘, 향후 활용 가능성이 기대된다.

유재석 교수는 "이번에 개발한 기술은 기존 초음파 영상기기로는 진단이 불가능했던 병의 진행을 관찰해 그 실효성이 입증됐다"며 "현재 초해상도 영상을 3차원으로 구현할 수 있는 기술을 연구 중으로, 향후 실제 임상에서 사용 가능한 기술로 발전시킬 것"이라고 말했다.

한편 이번 연구결과는 신장학 분야 국제 학술지 'Kidney International'에 지난 3월 게재됐다.

초음파 초해상도 영상 기법. <사진=DGIST 제공>초음파 초해상도 영상 기법. <사진=DGIST 제공>
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