국내 연구팀이 인체를 대상으로 생체영상을 고해상도로 획득할 수 있는 휴먼스케일 자기입자영상(MPI) 장치와 뇌질환 치료 효과를 극대화할 수 있는 기술을 개발됐다.
이번 연구는 안전하면서 효과를 극대화할 수 있는 차세대 의료영상 기술로서 나노입자를 이용한 환자 맞춤형 난치성 뇌 질환 등 치료 등에 활용될 것으로 기대된다.
▲ 윤정원 교수, 박사후과정 Tuan-Anh Le 연구원
MPI는 생체에 무해한 산화철 나노입자만의 농도·위치를 영상화할 수 있는 비침습적 분자영상기기이다. 미국·독일·일본 등 의료영상 선진국 일부 기업에 의해서만 개발돼 동물을 대상으로 한 임상시험 장비가 수십억 원에 판매되고 있는 차세대 의료영상 기술이다. 기존 MPI 장치는 말초 신경 자극을 일으키는 물리적 특성으로 소동물에서의 고해상도 의료영상 촬영에만 활용되었다.
광주과학기술원(GIST)은 융합기술학제학부 윤정원 교수(뇌나노로봇연구센터장) 연구팀이 기존 전자기코일 대신 초전도체 코일을 활용하여 실시간으로 나노입자 분포도를 촬영할 수 있는 초전도체 코일 기반 휴먼스케일 3차원 자기입자영상(MPI) 장치를 세계 최초로 개발하는 데 성공했다고 밝혔다.
이 장치는 자성나노입자를 추적자로 사용하여 사람의 뇌 부위 영상에 필요한 높은 경사자기장을 고해상도로 획득할 수 있는 휴먼스케일 MPI 시스템이다.
인체 영상 촬영을 위해선 넓은 시야각이 확보되어야 하는데, 이를 위해 구경(bore)의 크기를 증가시키면 경사자기장이 급속히 감소해 낮은 해상도의 영상을 얻게 된다. 따라서 넓은 시야각(Field of View, FOV)을 확보하면서 높은 해상도를 제공하는 기술의 개발이 관건이었다.
연구팀은 200㎜의 보어 크기에서 초전도체 코일을 이용하여 기존보다 5배 증대시킨 최대 2.5T/m의 높은 경사자기장으로 고해상도를 유지하면서 인체에 사용 가능한 MPI 시스템을 개발했다.
윤정원 교수는 “전자기코일의 한계로 인해 휴먼스케일로 확장이 어려운 MPI 기술을 초전도체 기술과 융합하여 사람에게 사용할 수 있도록 하고, 이는 더 나아가 나노입자의 인체 내 표적화를 통해 안전하게 치료 효과를 극대화할 수 있다”며 “향후 난치성 뇌 질환에 대한 환자 맞춤형 치료법의 획기적 발전에 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
연구 결과는 의료영상 분야 국제학술지 ‘전기전자기술자협회 트랜잭션 온 메디컬 이미징’에 6월 26일자 온라인으로 게재됐다.
글. 우정남 기자 insight1592@gmail.com