이번 연구는 광학 분야 국제 학술지 '레이저 앤 포토닉스 리뷰스'에 게재됐다.

지금까지 몸속을 정밀하게 보려면 두 가지 검사를 따로 받아야 했다. 혈관처럼 피가 흐르는 부분을 보는 '광음향 영상'과 뼈나 근육 같은 조직의 모양을 보는 '초음파 영상'이 그것이다. '광음향 영상(PAI)'은 혈액 속 헤모글로빈이 레이저 빛을 받으면 순간적으로 뜨거워지면서 초음파를 만드는 원리를 이용한다. 이 둘을 결합하면 훨씬 더 정밀하고 종합적인 진단이 가능하지만 기존 시스템은 복잡한 장비와 고전압 초음파 발생 장치가 필요하다는 점에서 한계가 있었다.

포스텍 연구팀이 만든 '반투명 초음파 센서'는 이 문제를 깔끔하게 해결했다. 레이저 빛이 센서에 닿으면, 일부는 센서 자체가 흡수해서 광유도 초음파(LUS)를 만들고, 나머지는 그대로 통과해서 몸속으로 들어가 혈관에서 광음향 신호를 만든다.

쉽게 말해, 레이저 하나로 두 가지 정보를 동시에 얻는 일석이조의 기술이다. 마치 하나의 카메라로 일반 사진과 적외선 사진을 동시에 찍는 것과 같다.

연구팀은 이 기술을 적용해 손에 들 수 있을 정도로 작은 장비를 만들고, 이를 실험용 쥐의 뇌, 장기, 피부에 적용해 50 마이크로미터(㎛) 이하 고해상도 영상을 획득하는 데 성공했다.

특히, 사람 손바닥을 대상으로 한 실험에서는 혈관 분포뿐 아니라 피부의 가장 바깥층인 표피부터 진피, 피하층에 이르기까지 각 층이 마치 양파껍질을 한 겹씩 벗겨낸 듯 또렷하게 구분되어 관찰되었다.

김철홍 교수는 "이번 기술은 고가의 초음파 장비 없이도 고해상도 생체 영상을 얻을 수 있어 기존 의료 영상 기술의 한계를 넘어서는 새로운 돌파구가 될 것"이라며 "장비가 작고 가벼워 누구나 쉽게 사용할 수 있는 만큼, 향후 피부 질환 진단이나 혈관 상태 검사 등 현장 의료에서도 폭넓게 활용될 수 있을 것으로 기대한다"라고 말했다.

KPI뉴스 / 장영태 기자 3678jyt@kpinews.kr