연구성과

김철홍 교수팀, ‘다중컬러 광음향 림프절 조영술’ 개발

2015-10-01239
몸 속에 숨어있는 림프절‘광음향’으로 샅샅이 들여다본다
창의IT 교수 외 사진
* 사진설명(좌로부터) 김철홍 교수, 이창호 교수, 김지수 박사과정
크기가 1~2cm 정도에 불과하면서도 우리 몸 속 전체에 퍼져 있는 면역기관 ‘림프절(lymph node)’*1은 건강의 바로미터다. 예를 들어 감기에 걸렸을 때 편도가 붓는 것은 호흡기 바이러스가 몸에 들어왔을 때 목구멍 근처의 림프절에서 바이러스에 대한 항체 반응을 일으키기 때문이다. 그러나 우리 몸속에는 수많은 림프절들이 서로 복잡하게 얽혀 있어, 몸에 이상이 생겼다 하더라도 기존 림프절 조영법*2으로는 정밀한 탐지가 쉽지 않았다.

창의IT융합공학과 김철홍 교수이창호 교수김지수 박사과정 연구팀은 기존 의료계에서 사용하는 조영법 보다 훨씬 더 깊고 선명하게 촬영 가능한 광음향*3 림프절 조영술을 개발하고, 관련 연구 성과를 생체소재분야 국제 권위지 ‘바이오머티리얼즈(Biomaterials)’ 최신호(9월 16일)를 통해 발표했다.

김철홍 교수팀은 림프절 분포를 정확히 분별해 내는 것이 암진단 등 각종 질병을 진단하는데 중요함에도 불구하고 기존 방사선이나 형광 영상기반 조영술로는 복잡한 림프절을 탐지하는데 어렵다는 사실에 주목했다. 연구팀은 광음향 촬영 장치와 유기 나노제조된 두 가지 물질(나프탈로사이아닌 707nm 및 860nm)을 동시에 사용하는 방법으로, 서로 떨어져 있는 두 가지 림프절들을 광음향으로 동시에 뚜렷하게 촬영하는데 성공했다. 두 나노 물질의 근적외선*4 흡수도가 서로 다르다는 점에 착안한 것이다.

특히 이 기술을 이용하면, 기존 조영술보다 훨씬 고해상도로 촬영이 가능하고, 깊이 숨어 있는 림프절을 탐지해 낼 수 있다. 또한 복합 림프절의 연관 정보를 한눈에 파악하여 환자에게 영향을 최소화하면서도 효과적인 림프절 절제 시술이 가능하고, 암 진단 시 다양한 부위(목, 유방 등)의 동시 촬영도 가능하다.

연구를 주도한 김철홍 교수는 “기존 상용 초음파 장비와 결합하여 응용하면 우리 몸의 하수구와 같은 림프절 생체조직을 기존 조영술보다 훨씬 더 깊고 선명하게 볼 수 있는 광음향 영상을 구현할 수 있을 것으로 예상된다”며 “특히, 다른 색상으로 구분되어 표시되는 두 가지 림프절 영상은 유방암 진단과 같은 최소 침습 절제술에 크게 기여할 것”이라고 말했다.

한편, 이번 연구는 미래창조과학부 및 정보통신산업진흥원의 ‘IT 명품인재 양성사업, 한-중 과학기술협력센터의 ’선도 연구센터 육성사업‘, 해양 수산부의 ‘해양 융복합 바이오닉스 소재 사용화 기술 개발 사업’의 지원을 받아 수행됐다.


1.
림프절 (lymph node, –)

생체 내에서 전신에 분포하는 면역기관의 일종으로, 내부에 림프구 및 백혈구가 포함되어 있다. 각 림프절은 림프관에의해 서로 연결되어 있으며 림프절에서는 림프관을 타고 림프절로 들어온 외부 항체 등에 대한 탐식작용 및 항원제시, 항체생성 림프구의 증식 등 일련의 면역반응이 일어난다.

2. 림프절 조영법 (lymphangiography, –造影法)
림프관과 림프절(림프샘), 가슴 림프관에 조영제를 주입하고 촬영하는 방사선 검사. 주로 악성 종양의 림프샘 전이 상태, 악성 림프 종양의 진단, 림프 계통 부종, 가슴 림프관의 변화 등 알아낸다.

3. 광음향 (光音響)
물질이 빛을 흡수하여 음향적 반응을 나타내는 현상

4. 근적외선 (near infrared ray, 近赤外線)
햇빛이나 발열체로부터 방출되는 빛을 스펙트럼으로 분산시켰을 때 적색 스펙트럼의 끝보다 바깥쪽에 있는 것이 적외선이며, 이 가운데 파장이 가장 짧은 것이 근적외선이다.

나프탈로사이아닌(나노랩) 707nm와 860nm 두 가지를 동시에 활용하여 살아있는 쥐의 림프절을 광음향 영상으로 촬영.
* 그림설명: 나프탈로사이아닌(나노랩) 707nm 860nm 두 가지를 동시에 활용하여 살아있는 쥐의 림프절을 광음향 영상으로 촬영.