기존 광음향 현미경보다 500배 빠른 초고해상도 국지화 광음향 현미경으로 쵤영한 쥐의 귀·눈·뇌 영상. <포스텍 제공> 포스텍 김철홍 교수 [포항] 국내 연구진이 기존 광음향 현미경보다 500배 빠른 초고해상도 국지화 광음향 현미경을 개발해 학계의 관심을 모으고 있다. 포스텍은 10일 창의IT융합공학과 김철홍 교수, 연구교수 김진영씨, 박사과정 김종범씨 연구팀이 자체 제작한 맞춤형 스캐닝 미러를 장착하는 고속 광음향 현미경 시스템을 개발했다고 밝혔다. 이 현미경은 갈바노미터 스캐너를 사용하는 기존의 광음향 현미경을 그대로 사용할 수 있으며, 조영제를 사용하지 않고 체내 적혈구의 흐름만으로 혈관이 막히거나 터진 부위를 찾아낼 수 있다고 덧붙였다. 광음향 현미경은 레이저를 쏘아 물질이 빛을 흡수하면 광에너지가 열로 변하는데, 이때 진동을 유도해 세포·혈관·조직을 이미징하는 원리다. 지금까지의 광음향 현미경은 특정 영역대의 광파장만을 스캔하기 때문에 좁은 부위만을 관찰할 수 있고, 영상 이미지를 만드는데 시간적인 한계가 있다. 이 시스템은 맞춤형 스캐닝 미러를 기존 현미경에 적용, 광음향 초음파까지 스캔할 수 있다. 영상을 얻기 위해 혈관을 잘 보이게 하는 조영제가 없어도 체내의 적혈구를 이용해 미세혈관을 볼 수 있다. 특히, 기존 광음향 현미경에 비해 속도가 500배 빠르다. 이를 기반으로 국지화(localization) 영상처리기법을 적용함으로써 초고해상도 영상에 성공했고, 공간해상도도 2.5배 향상됐다. 이 시스템은 뇌졸중이나 심혈관 질환의 진단과 치료에 큰 도움을 줄 수 있다는게 연구진의 설명이다. 혈액이 흐르는 혈관을 실시간으로 이미징할 수 있어 긴급한 진단·치료가 필요한 혈관질환에 사용할 수 있다는 것이다. 김철홍 교수는 "새로 개발한 광음향 현미경 시스템으로 살아 있는 쥐의 귀·눈·뇌 미세혈관과 사람 표피영상을 촬영하는데 성공했다"며 "기존의 뇌 영상 시스템에 대한 보완 도구로서 전임상과 임상단계 연구로도 확대가 가능하다"고 말했다. 한편, 이번 연구는 네이처가 발간하는 국제 학술지 '빛 : 과학과 응용(Light Science & Applications, IF: 14)'최신호를 통해 소개됐다. 김기태기자 ktk@yeongnam.com
포스코 연구진이 특정 영역대의 광파장만을 스캔하여 영상 이미지를 만드는데 시간적 한계가 있는 기존 광음향 현미경에 비해 조영제 없이 체내 적혈구의 흐름만으로 혈관이 막히거나 터진 부위를 찾아내는 500배 빠른 초고해상도 국지화 광음향 현미경을 개발해 학계의 관심을 모으고 있다.

