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□  국내 연구팀이 힘줄이나 인대를 촬영할 때 발생하는 오류의 원인을 제거하여 왜곡이나 오류 없이 상처부위를 영상화할 수 있는 광음향 영상 기술을 개발했다.

□   GIST(지스트, 총장 문승현) 고등광기술연구소(APRI, 소장 이병하)의 이휘돈 박사(제1저자) ‧ 엄태중 박사(교신저자) 연구팀은 뼈나 근육을 연결하는 힘줄이나 인대의 주요 구성 물질이 빛을 잘 흡수하는 빛의 파장을 찾아내어 그 구조를 왜곡이나 오류없이 촬영할 수 있는 새로운 광음향 영상 기술을 개발했다고 밝혔다.

∘ 정형외과의 다빈도 질환중 하나인 어깨 힘줄 질환은 중년 이후 어깨 동통의 가장 흔한 원인이며, 상급 병원 의뢰의 43%를 차지할 정도로 매우 흔한 질환이다. 퇴행성 변화가 진행하면 건* 파열이 발생하게 되는데, 현재의 주된 치료법은 통증 등의 증상 완화만을 위한 대중적 방법과 파열된 힘줄을 봉합해 주는 수술적 치료가 있다.

* 근육을 뼈에 부착시키는 중개역을 하고 있는 결합조직인 섬유속(纖維束)으로 힘줄이라고도 함.

∘ 병원에서 주로 사용되고 있는 힘줄 진단 기법(초음파, MRI)의 한계로 인하여, 시술 후 예후의 관찰이 불가능하며 수술 후 다시 파열이 발생하는 재파열에 의한 재수술의 예측이 어려운 상황이다. 특히, 많이 사용되는 초음파 영상은 환부를 촬영할때 초음파 기기에서 나가는 음향파와 힘줄 내 섬유의 조직의 방향이 수직 방향으로 잘 유지 되어야 하는데, 이 각도가 2°만 벗어나도 영상 신호가 사라는 왜곡이 발생하고. 이로 인한 진단 오류의 가능성이 커지게 된다.

∘ 따라서 기존의 힘줄 영상 기술의 기술적 한계를 극복하고, 정형외과 진단 및 치료에서의 소요를 만족시킬 수 있는 새로운 형태의 힘줄 구조 영상 기술을 개발할 필요성이 요구되어 왔다.

□  본 연구에서는 초음파나 MRI의 영상 왜곡이 만들어지는 원인 중 하나인 음파나 자기장이 생체 조직과 산란되어서 만들어지는 영상 기법의 한계를 극복하기 위해서 생체 조직이 빛을 흡수하는 특성을 이용하였다. 빛의 흡수 특성을 이용할 경우에는 쪼여주는 방향에 관계없이 일정한 신호가 발생하게 되므로 영상 촬영시 발생하는 왜곡을 줄일 수 있다.

∘ 본 연구팀은 다양한 고감도의 분광분석 방법을 사용하여서 힘줄이나 인대의 구성물질인 콜라겐(collagen)이 주변 다른 조직에 비하여 레이저 빛을 더 강하게 흡수하는 파장을 찾아냈다. 레이저는 고등광기술연구소의 유봉안 박사의 도움을 받아서 새로이 개발되었는데, 국방용 무기로의 활용을 위해서 개발된 고성능 광섬유 레이저 기술이 모태가 되어서 의료분야에 활용한 사례라 할 수 있다.

∘ 힘줄이나 인대의 구성 물질에 최적화된 파장의 레이저 빛을 조사하여 발생하는 초음파 신호로 영상을 구성하기 때문에 힘줄이나 인대의 구조를 왜곡이나 오류 없이 촬영할 수 있으며, 별다른 염색이나 표지자가 필요없어서 매우 간단히 힘줄이나 인대를 촬영 할 수 있는 기술이다.

□  엄태중 박사는“기존 학계에 알려지지 않았던 힘줄의 광흡수 특성을 밝혀내어서 정형외과의 진단에서 쓰이는 초음파나 MRI가 일으키던 영상 촬영의 오류를 줄일 수 있는 새로운 광영상 방법을 제시한 것”이 이번 연구의 가장 큰 의의라고 설명했다.

□  이번 연구는 광주과학기술원의 광과학기술 특성화 연구사업의 지원을 받아 수행되었으며, 2018년 3월 19일 Nature 그룹 자매지인 Scientific Reports(사이언티픽 레포트) 논문으로 선정 및 본문에 게재되었다.