최근, 신기술의 융·복합에 따른 진단 및 치료의 정확도를 향상시킬 수 있는 융합영상진단 및 영상유도치료 기술에 대한 관심이 크게 증가하고 있다. 이러한 분야는 인체의 기관, 조직, 세포 및 분자의 구조, 기능, 대사 및 성분 등에 대한 정보를 정확히 파악하여 질병의 진단 및 치료에 필수적인 자료를 추출, 가공, 해석, 관리 및 출력하는 기술의 총칭이다. 쉽게 말해 IT, BT 및 NT 등이 융합된 기술로써, 기존의 기술로는 정확히 진단하기 힘들었던 질병의 조기진단을 실현하게 하는 차세대 핵심기술 중의 하나이다.

의료융합영상기술 연구의 리더, 세계를 주목시키다

환자 친화적 진단 및 치료중심으로 급변하고 있는 Healthcare Paradigm의 변화를 주도할 차세대 의료영상진단기기와 관련된 연구를 진행하고 있는 서강대학교 전자공학과의 장진호 교수. 장 교수와 연구진은 현재의 여러 의료영상기술을 융합하여 서로의 단점을 보완하고 장점을 극대화하기 위한 의료융합영상기술에 관한 연구를 활발히 펼치고 있다. 광-초음파 융합 치료기술, 광음향 영상진단기술, 그리고 고해상도 초음파 영상기술 개발이 핵심을 이룬다. 
 

  지난해 장 교수와 연구진은 레이저 에너지와 초음파 에너지를 동시에 병변에 조사함으로써 상보적으로 병변조직의 온도를 높여 병변조직을 괴사시켜 비침습적 치료가 가능함을 세계 최초로 실험적으로 증명해 학계에 큰 화제가 됐었다. 이는 ‘초음파 에너지유도 광열치료 기술개발’ 연구 과제를 통해 도출된 결과로 이 기술의 핵심은 광열치료와 HIFU(집속 초음파 치료: high intensity focused ultrasound) 시술 모두 병변조직의 온도 상승을 통한 병변세포 괴사를 유발한다는 공통점에 착안하여 광 에너지와 초음파 에너지를 융합하여 병변에 조사함으로써 광열치료 및 광역동치료의 장점인 선택적 치료 기능은 그대로 유지하면서 단점인 낮은 침투 깊이를 향상시키기 위한 융합 치료 기술이다.
 

  이처럼 광열치료의 선택적 치료라는 장점은 그대로 유지하면서 단점인 낮은 침투 깊이를 향상시킬 수 있는 혁신적인 치료기술로 피부 병변치료뿐만 아니라 미용시술에도 적용 가능한 기술로 그 활용 폭이 상당해 많은 분야의 전문가들로부터 호평을 이끌어냈다. 더불어 현재 급성장하고 있는 비 침습적 암 치료 및 미용 시술 시장 상황에 적극적으로 대응하기 위해서는 광열치료 기술의 문제점인 레이저 에너지의 투과 깊이를 효과적으로 증가시킬 수 있는 기술 개발이 필수였기 때문에 이 기술은 학술적·산업적 가치가 매우 높게 평가되고 있으며, 현재 한국연구재단의 중견연구자지원사업을 통해 상용화에 필요한 핵심 요소기술 개발에 박차를 가하고 있다.
 

  또한, 인체에 무해하고 체내 깊숙한 장기까지 높은 해상도를 갖는 영상을 제공할 수 있는 광음향 영상기술은 최근 전 세계적으로 주목받고 있는 핵심기술 중 하나다. 이에 장 교수는 국내 최초로 광음향 영상기술 개발 및 영상시스템 개발을 2010년부터 캐나다와 미국의 연구진과 공동으로 진행하고 있으며, 최근에는 시제품 개발을 완료하여 초기 임상실험을 위한 준비를 진행하고 있다. 장 교수는 이번 연구를 통해 조기 유방암 병변에 빈번히 발생하는 미세석회화(microcalcification) 조직을 광음향 영상을 이용하여 실시간 영상화할 수 있는 기술을 세계 최초로 개발하며 다시 한 번 학계를 놀라게 했다. 
 

  장진호 교수는 “연구를 통해 많은 사람들에게 현재보다는 더욱 나은 삶을 누릴 수 있도록 도움을 주고 싶습니다”라며 “연구가 단순히 연구에서 머무르지 않고 실질적으로 사회에 활용될 수 있는 연구주제를 통해 환자뿐만 아니라 그들과 관련된 많은 이들의 삶의 질을 높일 수 있도록 이바지하고자 합니다”라고 힘주어 말했다.

인성과 근성, 오픈 마인드가 바탕 된 한계 뛰어넘는 연구 필요

최근 다양한 광음향 조영제에 대한 연구 및 개발이 세계적으로 활발하게 이루어지고 있는 가운데 장진호 교수는 지난 3월, 서강대학교 화공생명공학과 김현철 교수, 고려대학교-한국과학기술연구원 연계 대학원 소속 임동권 교수와 공동으로 광음향 영상의 해상도를 비약적으로 증가시켜 진단의 민감성을 향상시키고 광열효과에 대해서 뛰어난 안정성으로 장시간의 영상이 가능한 광음향 조영제를 개발했다. 이 조영제는 플라즈모닉 효과가 뛰어난 금나노 막대에 열전달 효율을 비약적으로 증폭시켜 줄 수 있는 그래핀을 코팅함으로써 체내 깊숙한 장기까지 투과가 가능한 근적외선 파장의 빛을 이용하여 효과적으로 영상이 가능한 조영제로 기존에 연구된 탄소나노막대와 비교하여 약 20배 향상된 광음향 신호를 발생시켜 세계 수준의 광음향 조영제로 인정받고 있다. 병변조직을 진단함에 있어 무한한 가능성을 지닌 것으로 평가받는 이번 기술은 단순히 학문적 성과에만 집중된 연구가 아닌 의공학, 화학공학, 전자공학 분야 연구자들의 협력과 융합으로 도출된 성과로서 특별한 의미를 부여할 수 있다. 
 

  장 교수는 “최근의 학문 트랜드는 혼자 할 수 있는 연구가 없다고 해도 과언이 아닐 것입니다. 개인의 연구에는 반드시 한계가 있기 때문에 다른 분야의 연구자들과의 협업으로 보다 창의적인 성과를 도출해내야 합니다”라고 강조했다.
 

  국내 초음파와 관련된 연구를 이끌고 있는 장진호 교수는 앞으로 국내 의공학 관련 기술을 발전시켜 연구는 물론 인성과 근성, 연구자로서의 오픈 마인드를 갖춘 후학 양성에도 이바지하고 싶다는 의지를 내비쳤다. 더불어 자신의 분야를 선도할 수 있는 최고의 연구 그룹으로 성장해 인류 삶의 질을 높이는데 작게나마 도움이 될 수 있는 연구를 펼쳐보고 싶다고 밝힌 그는 학생들이 자신의 목표를 향해 최선의 노력을 다하는 모습을 통해 자기 자신을 만들어나간다면 반드시 목표한 바를 이룰 수 있다고 조언을 아끼지 않았다. 이처럼 보다 도전적인 모습과 소통, 융합을 통해 미래를 선도할 연구를 펼쳐나갈 장진호 교수와 연구진. 그들의 미래에 대한 기대가 더욱 커지는 이유다. 

김남근 기자 다른기사 보기