연구성과

IT융합‧전자‧기계 김철홍 교수팀, 빛 이용해 ‘두근두근’ 뛰는 손가락 혈관 본다

2022-06-09 206

[POSTECH·삼성종합기술원 공동연구팀, 광혈류측정기·광음향현미경 결합 시스템 개발]

[“맥파 신호 변화에 따른 혈관 이미지 실시간으로 확인할 수 있어”]

손목에 차기만 해도 우리의 건강 상태를 수시로 알려주는 스마트워치. 이 스마트워치는 빛을 이용해 측정한 맥파 신호를 바탕으로 심박수를 알려준다. 이때 심박수의 변화는 수치로만 확인할 수 있다는 한계가 있었는데, 국내 연구진이 혈관의 움직임까지 실시간으로 보여주는 기술을 선보였다.

IT융합‧전자전기‧기계공학과 김철홍 교수‧IT융합공학과 안중호‧백진우 박사 연구팀은 삼성종합기술원 남성현 마스터 연구팀과의 공동연구를 통해 광혈류측정기(PPG, photoplethysmography)와 광음향현미경(PAM, Photoacoustic Microscopy)을 결합한 시스템을 개발했다.

광혈류측정기는 스마트워치의 심박수 측정 센서에 주로 활용되는 기술이다. 피부에 LED를 쐈을 때, 심장의 수축과 이완에 따라 빛의 반사율이 달라지는 원리를 이용한다. 심박수를 실시간으로 확인할 수 있어 유용하지만, 혈관의 움직임을 비롯해 몸 안에서 일어나는 변화를 직접 관찰하기는 어려웠다.

연구팀은 이 기기에 광음향현미경(PAM, Photoacoustic Microscopy)을 접목해 이러한 한계를 극복하고자 했다. 광음향현미경을 이용하면 시간에 따른 혈관의 변화를 영상으로 생생하게 관찰할 수 있기 때문이다.

연구팀은 이 시스템으로 사람 손가락의 혈관 이미지와 혈액량의 변화를 동시에 확인하는 데 성공했다. 나아가, 맥파 신호에 변화가 있을 때마다 혈관이 움직이는 것을 직접 확인함으로써 두 변화가 연동돼 있음을 증명했다.


국제 학술지 ‘포토어쿠스틱스(Photoacoustics)’에 최근 게재된 이 연구성과는 심장내과, 내분비내과 등 다양한 임상 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

한편, 이 연구는 삼성종합기술원, 한국연구재단, 범부처의료기기사업단, 한국산업기술진흥원의 지원을 받아 이뤄졌다.