세상에서 가장 밝은 X선으로 만든 인체의 3차원 지도

(A new X-ray technology allows for whole organs to be imaged down to a resolution of one micron. Credit: Human Organ Project, HiP-CT)

부검이나 해부는 의학 및 생물학 연구에서 반드시 필요한 과정입니다. 다만 내부 구조를 투시해서 볼 수는 없기 때문에 대개는 해부 장기와 조직을 잘라 단면을 보고 필요하면 조직을 슬라이드에 넣어 현미경으로 관찰합니다. 이런 전통적인 해부학, 조직학 연구를 통해 인체와 생물의 장기와 조직의 비밀이 많이 밝혀졌습니다. 하지만 시대가 변한 만큼 이제는 과거에는 상상할 수 없던 3차원 이미지 기술로 장기 및 조직 해부가 가능해졌습니다.

유럽 싱크로트론 연구소 (European Synchrotron Research Facility (ESRF))는 최근 Extremely Brilliant Source upgrade (ESRF-EBS) 업그레이드를 통해 X선의 밝기를 세계 최고 수준으로 끌어 올렸습니다. ESRF-EBS의 밝기는 병원에서 사용하는 X선의 1000억배에 달합니다. 당연히 살아 있는 환자가 아니라 이미 사망한 환자의 장기를 부검하는 데 사용됩니다. 한마디로 거의 현미경급 초미세 고해상도 CT라고 할 수 있습니다. 해상도는 복셀 (3차원 상의 한 점을 정의하는 그래픽 정보) 당 25㎛로 세포 하나 보다 좀 더 큰 수준입니다.

(Human Organ Atlas: HiP-CT imaging of a healthy human brain using the ESRF-EBS)

(Human Organ Atlas: HiP-CT imaging of a healthy human lung using the ESRF-EBS)

이 이미징 기술은 Hierarchical Phase-Contrast Tomography (HiP-CT)이라고 부르는데 유니버시티 칼리지 런던 (UCL)의 과학자들을 HiP-CT 기술을 이용해 인간 장기의 3차원 지도를 만드는 인간 장기 아틀라스 (Human Organ Atlas)를 진행 중입니다. 위의 사진에서 볼 수 있듯이 인간 장기 그대로의 3차원 이미지를 매우 세밀하게 볼 수 있습니다. 해부를 하지 않고도 해부한 것 이상으로 모습을 확인할 수 있는 것입니다.

이는 CT나 MRI 이미지나 의료용 이미지 품질을 향상시키는 레퍼런스 데이터로 활용할 수 있을 뿐 아니라 코로나 19 같은 질병 연구에서도 큰 역할을 할 수 있습니다. 아래 영상은 코로나 19로 사망한 환자의 폐를 3차원 HiP-CT로 찍은 것입니다.

(Human Organ Atlas: HiP-CT imaging of a COVID-19 injured human lung using the ESRF-EBS)

앞으로 HiP-CT 기술은 의학 연구는 물론 생물학 연구에서도 큰 역할을 할 것으로 기대됩니다.

참고

https://newatlas.com/medical/hipct-xray-imaging-human-organ-project/

https://www.nature.com/articles/s41592-021-01317-x

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통계 공부는 어떻게 하는 것이 좋을까?

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