[와우! 과학] 미세 혈관까지 생생하게…차세대 초음파 기술 개발

위의 사진은 아무 설명 없이 보면 해석하기 어려운 현대 미술작품 같지만 실제로는 새로운 초음파 기술로 촬영한 쥐의 뇌혈관 이미지이다. 최근 프랑스 연구팀이 저널 네이처에 발표한 이 신기술은 조직에 아무 손상을 주지 않으면서 10㎛ (마이크로미터, 1,000분의 1mm) 수준의 초고해상도 이미지로 혈관을 볼 수 있다.

원리는 간단하다. 일단 혈관에서 공기 색전증(air embolism, 공기가 혈관을 막는 것)이 생기지 않을 만큼 미세한 2㎛의 공기 방울을 혈액 내로 주입한 후 초고속 초음파(Ultrafast Ultrasound)를 이용해서 미세 공기 방울에 반사되는 초음파를 측정하는 것이다. 이때 초당 500프레임 이상의 초고속으로 이미지를 얻기 때문에 혈액이 흐르는 속도까지 실시간으로 관측할 수 있다. 물론 말은 간단하지만, 이는 초음파 진단 기술을 극한까지 끌어올린 첨단기술이다.

연구팀이 시연해 보인 방식은 경두개(Transcranial) 초음파를 통해서 뇌 혈류를 측정한 것이다. 위의 사진에서 오른쪽에 있는 우뇌의 이미지는 미세 공기 방울의 밀도를 본 것이고 좌뇌의 이미지는 이를 통해서 양적인 혈류량을 나타낸 것이다.

이미 뇌 혈류 초음파 검사는 실제 의료 부분에서 사용되고 있으나 이런 초고해상도 이미지를 고속으로 얻는 수준은 아니다. 만약에 사람에서 미세 혈관의 혈류량까지 쉽게 측정할 수 있다면 막히거나 좁아진 혈관을 쉽게 진단할 수 있는 것은 물론 혈관 분포가 많은 암 조직을 조기에 발견할 수 있다. 물론 당연한 이야기지만, 이 기술은 뇌뿐만 아니라 다른 장기의 진단을 위해서 널리 응용될 수 있다.

실제 사람에서 사용되기 위해서는 안전성에 대한 철저한 검증과 실험이 필요하겠지만, 혁신적인 진단 기술인 점은 분명하다. 연구팀은 앞으로 이 기술이 암과 뇌졸중, 동맥 경화의 진단에 큰 도움이 될 수 있다고 보고 연구를 계속할 예정이다.

사진=ESPCI/INSERM/CNRS

고든 정 통신원 jjy0501@naver.com