고강도 집속초음파로 암조직에 공기방울 만들어 터트려 제거
주변 조직까지 미치는 영향 최소화하는 수학적 모델링

국내 연구진이 초음파 에너지를 높여 외과수술 없이 암조직을 제거할 뿐만 아니라 초음파 에너지로 인한 정상조직 손상까지 최소화할 수 있는 기술을 개발해 주목받고 있다.

한국과학기술연구원(KIST) 바이오닉스연구센터 연구팀은 기존 초음파 기술보다 수 십 배 강력한 고강도 집속초음파를 이용해 열에 의한 신체손상 없이 종양을 깨끗하게 제거할 수 있는 원리를 밝혀내고 집속초음파를 사용했을 때 발생할 수 있는 정상조직 손상을 최소화할 수 있는 방법을 수학적으로 제시했다고 24일 밝혔다. 이번 연구결과는 음향과학 분야 국제학술지 ‘울트라소닉스 소노케미스트리’에 실렸다.

초음파 에너지를 원하는 신체 장기에 집중시키면 외과 수술 없이 고열로 암조직을 태워 없앨 수 있다. 초음파 치료기술은 자궁근종, 전립선비대증, 전립선암, 전이성 골종양 등에 활용되고 있다. 문제는 고열로 만들어 질환부위를 파괴하는 방식이기 때문에 열확산 현상 때문에 종양 주변 정상조직까지 태워버릴 수 있다.

이 때문에 연구팀은 고강도 집속초음파를 이용해 열에 의한 신체손상 없이 칼로 자른 것보다 더 깨끗하게 물리적 방법으로 종양을 제거해 없앨 수 있는 기술을 개발했다. 초음파를 받는 부위에는 세포 속 액체에서 미세한 기포가 만들어지면서 종양조직을 파괴하는 원리이다. 문제는 종양조직 주변에도 미세기포가 만들어질 수 있어 원하지 않는 부위까지 손상될 가능성이 있다. 이 때문에 주변 조직에서 미세기포가 발생하는 원인을 파악하고 발생 위치를 정확하게 예측할 수 있어야 한다.연구팀은 수학적으로 초음파로 종양부위에 만들어진 수증기 기포가 주변 조직에 미세기포를 만드는 원리를 규명해 냈다. 수학적 모델링과 초고속카메라를 이용해 세포내 미세기포 생성 원리를 밝혀내고 확산 범위를 예측해내는데 성공해 고강도 집속초음파로 암조직만 안전하게 제거하는데 성공했다.

박기주 박사는 “이번 연구는 고강도 집속초음파를 사용해 파괴할 수 있는 종양조직 범위와 초음파로 인해 발생하는 미세 기포들 위치를 사전에 예측해 초정밀 집속초음파 수술기술을 고도화하는데 도움이 될 수 있을 것”이라고 설명했다.

유용하 기자 edmondy@seoul.co.kr