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포스텍 연구팀, 초고해상도 광음향 현미경 개발

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등록 2019-12-10 15:57:48
500배 빨라져 ‘막힌 혈관’도 찾아
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[포항=뉴시스] 강진구 기자 = 포스텍(총장 김무환)은 창의IT융합공학과 김철홍(사진) 교수, 연구교수 김진영씨, 박사과정 김종범씨 연구팀이 초고해상도 국지화 광음향 현미경을 개발했다고 10일 밝혔다.(사진=포스텍 제공) 2019.12.10.  photo@newsis.com
[포항=뉴시스] 강진구 기자 = 포스텍(총장 김무환)은 창의IT융합공학과 김철홍 교수, 연구교수 김진영, 박사과정 김종범 연구팀이 초고해상도 국지화 광음향 현미경을 개발했다고 10일 밝혔다.

이 현미경은 갈바노미터 스캐너를 사용하는 기존의 광음향 현미경을 그대로 사용할 수 있을 뿐 아니라 조영제를 사용하지 않고 체내 적혈구의 흐름만으로 혈관이 막히거나 터진 부위를 찾아낼 수 있다.

광음향 현미경은 레이저를 쏘아 물질이 빛을 흡수하면 광에너지가 열로 변하는데 이때 진동을 유도해 세포나 혈관, 조직을 이미징하는 원리다.

현재까지 광음향 현미경은 특정 영역대의 광파장만을 스캔하기 때문에 좁은 부위만을 관찰할 수 있고, 영상 이미지를 만드는데 시간적인 한계가 있어 왔다.
 
이에 연구팀은 맞춤형 스캐닝 미러를 기존 현미경에 적용함으로써 광음향 초음파까지 스캔할 수 있는 광음향 현미경 시스템을 이번에 새롭게 개발했다.

이 시스템은 영상을 얻기 위해 혈관을 잘 보이게 하는 조영제를 사용하지 않고도 체내의 적혈구를 이용해 미세혈관을 볼 수 있다.

기존 광음향 현미경과 비교해 속도도 500배 빨라졌으며, 이를 기반으로 국지화(localization) 영상처리기법을 적용함으로써 초고해상도 영상촬영에도 성공했다. 이로 인해 공간해상도는 2.5배 향상됐다.

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[포항=뉴시스] 강진구 기자 = 포스텍(총장 김무환)은 창의IT융합공학과 김철홍 교수, 연구교수 김진영씨, 박사과정 김종범씨 연구팀이 초고해상도 국지화 광음향 현미경을 개발했다고 10일 밝혔다.사진은 광음향 현미경으로 쥐의 귀, 눈, 뇌를 촬영한 영상.(사진=포스텍 제공) 2019.12.10. photo@newsis.com
이 시스템은 향후 뇌졸중이나 심혈관 질환의 진단과 치료에 큰 도움을 줄 것으로 전망된다. 더욱이 이 광음향 현미경 시스템은 혈액이 흐르는 혈관을 실시간으로 이미지할 수 있기 때문에 긴급한 진단과 치료가 필요한 혈관 질환에도 사용할 수 있다.

미세혈관 내 혈류역학도 직접 관찰할 수 있기 때문에 혈역학적 반응과 혈관 내 조영제 역학, 미세순환기 이상 등 다양한 분야에서도 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

이 연구결과는 네이처가 발간하는 국제 학술지 '빛:과학과 응용(Light Science & Applications, IF: 14)' 최근호에 게재됐다. 

이 연구는 과학기술정보통신부 ICT명품인재양성사업과 한국연구재단 파이오니어사업, 기초과학연구지원사업의 지원으로 수행됐다.

 포스텍 김철홍 교수는 “이번 광음향 현미경 시스템으로 살아 있는 쥐의 귀, 눈, 뇌의 미세혈관 및 사람 표피영상을 촬영하는데 성공했다”며 “기존의 뇌 영상 시스템에 대한 보완 도구로서 전임상과 임상단계 연구로도 확대가 가능하다”고 밝혔다.


◎공감언론 뉴시스 dr.kang@newsis.com
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