뇌의 실시간 변화를 관측하는 새로운 광음향 이미지 기술

(Ultrafast functional photoacoustic microscopy (UFF-PAM) has been used in mice to capture real-time, high-speed images of the brain. Credit: Zhu et al (CC by 4.0))

현대 의학에서 각종 이미징 기술의 발전은 진단과 치료에 획기적인 변화를 가져왔습니다. CT나 MRI를 통해 장기 내부를 들여다보고 초음파로 각종 질병을 진단할 수 있습니다. 하지만 관련 기술의 발전은 아직도 멈추지 않고 계속되고 있습니다.

듀크 대학의 연구팀은 최근 주목 받는 이미징 기술인 광음향 (photoacoustic) 기술에 주목했습니다. 광음향 기술은 조직에 레이저를 발사한 후 흡수된 에너지가 열팽창을 통해 진동으로 전환되는 것을 이용한 이미징 기술입니다. 기존의 초음파보다 더 깊은 곳을 투과해 더 선명한 이미지를 얻을 수 있어 주목받고 있습니다.

연구팀은 쥐를 이용한 동물 모델에서 초고속 광음향 이미징 시스템 (ultrafast photoacoustic imaging system)으로 매우 선명한 뇌 이미지를 얻을 수 있다는 사실을 보여줬습니다.

연구팀이 개발한 초고속 기능 광음향 현미경 ultrafast functional photoacoustic microscopy (UFF-PAM)은 MRI 같은 높은 해상도를 실시간 영상으로 확보할 수 있을 뿐 아니라 fMRI처럼 뇌의 기능까지 확인할 수 있습니다. 광음향 기술의 장점 중 하나가 혈관의 혈류량은 물론 산소 포화도까지 알 수 있는 것이기 때문입니다.

이번 연구에서 과학자들은 UFF-PAM으로 고속 카메라처럼 뇌 혈관의 실시간 변화를 확인했습니다. 흥미로운 사실은 뇌졸중 델에서 혈관 수축이 뇌의 다른 부분으로 퍼져 나가는 spreading depolarization (SD) 현상도 실시간으로 관찰되었다는 것입니다. 기존의 이미징 기술로는 실시간 관측이 어려웠던 부분입니다.

현재 UFF-PAM은 동물 실험 단계이지만, 가까운 미래에 동물 실험은 물론 실제 사람에서도 활약하게 될 날이 올 것으로 기대합니다.

참고

https://newatlas.com/medical/ultrafast-photoacoustic-imaging-insights-brain-function-stroke/

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC9110749/

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