(초고속 초음파 기술로 얻은 살아있는 쥐의 전체 혈관 분포. Image of the whole brain vasculature at microscopic resolution in the live rat using ultrafast Ultrasound Localization Microscopy: Local density of intravascular microbubbles in the right hemisphere, quantitative estimation of blood flow speed in the left hemisphere. Credit: ESPCI/INSERM/CNRS )
현대의학은 여러 가지 진단 장치에 의존하고 있습니다. 여전히 기본적인 진찰과 문진이 중요하지만, 그럼에도 CT, 초음파, MRI, 내시경 등 여러 진단 기기의 발전이 의학 부분에서 큰 혁명을 가져왔다는데는 의문의 여지가 없을 것입니다. 그리고 그 발전은 현재도 계속되고 있습니다.
최근 프랑스와 영국의 연구자들이 완전히 새로운 방식의 초음파 이미지 기술을 개발해 이를 저널 네이처에 공개했습니다. 이들이 개발한 초음파 기술은 이전에 있었던 모든 비슷한 초음파 기술의 해상도 한계를 넘어서는 신기술이라고 할 수 있습니다.
연구팀은 우선 2㎛의 작은 공기 방울을 목표로하는 장기(이 경우에는 뇌)에 흘려보냈습니다. 이렇게 작은 공기 방울은 공기색전증(air embolism. 공기가 혈관을 막는 것)을 일으키지 않으면서 작은 모세혈관까지 통과가 가능합니다.
그런 다음 매우 빠른 프레임을 지닌 초고속 초음파(Ultrafast Ultrasound)를 사용해서 이 작은 공기 방울이 반사되는 음파를 포착했습니다. 초당 500프레임 이상의 빠른 속도로 측정한 초음파 결과는 작은 혈관 사이로 불과 수mm 정도 이동하는 모습까지 포착할 수 있습니다. 해상도는 10㎛에 달해 그야말로 움직이는 장기의 모습을 측정할 수 있는 현미경 투과 기술이라고 해도 과연이 아닌 정도입니다.
연구팀은 피부와 두개골을 투과(transcranial)해서 쥐의 뇌의 미세구조를 실시간으로 파악했습니다. 어느 혈관이 좁아졌는지, 어디에 피가 흐르지 않는지, 그리고 종양 (악성 종양인 경우 혈관이 집중적으로 분포)이 있는지를 아주 미세한 구조로 한번에 알아낼 수 있는 것입니다.
앞으로 동물실험을 거쳐서 안전성이 확보되면 동물연구 및 인간을 대상으로 한 의료에서 여러 가지 응용이 있을 것으로 기대됩니다. 물론 실제 상용화까지는 많은 단계를 넘어야 하지만, 미세 초음파 기술로 살아있는 쥐에 손상없이 이런 이미지를 얻었다는 것은 놀라운 일인 것 같습니다.
참고
Claudia Errico et al. Ultrafast ultrasound localization microscopy for deep super-resolution vascular imaging, Nature (2015). DOI: 10.1038/nature16066
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