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Nikkei Electronics_2022.2 Hot News (p16~17)

조영제 없이 혈관을 가시화하는 광초음파 촬영장치
캐논이 제품화 중단한 기술, 스타트업에서 실용화 재추진

스타트업 기업 룩소나스(Luxonus)는 2021년 12월 6일, 조영제 없이 혈류 상태를 가시화할 수 있는 ‘광초음파 이미징 장치’를 의약품의료기기종합기구(PMDA)에 승인 신청을 한다고 발표했다. 우선은 혈류 장애 특정을 위해 손이나 다리의 혈관·혈류 등의 상태를 측정할 수 있도록 할 방침이다. 빠르면 올해 안에 실용화될 가능성이 있다.

광초음파 이미징 장치의 구조를 단적으로 말하면, 대상물에 ‘빛’을 조사해 발생한 ‘소리’를 처리 및 영상화하는 것이다. 인체에 단(短)펄스 레이저광을 조사(照射)해 흡수체인 적혈구가 팽창 또는 축소될 때 발생하는 초음파를 센싱하여 체내 혈관 등을 영상화한다.

광초음파 이미징의 기초가 되는 원리는 이미 100년 이상 전부터 존재했지만, 이것을 이용해 고해상도의 화상을 생성하는 기술은 실용화되지 못했다. 룩소나스는 다양한 연구를 통해 장치의 제품화에 도달했다고 한다.

광초음파 이미징 기술은 기존 조영제를 사용한 방법보다 뛰어난 점이 많다. 우선, X선을 사용하지 않기 때문에 환자의 피폭 부담이 없다. 조영제를 사용할 때에는 주로 굵은 혈관까지만 찍을 수 있지만, 0.2mm 이하의 분해능으로 세정맥까지 정밀하게 영상화할 수 있다는 점도 강점이다. 3차원 영상도 취득할 수 있다.

또한, 조영제를 사용한 방법은 혈액에 조영제를 주입하기 때문에 환자의 부담이 발생하고, 의료기관은 X선을 차단하는 설비를 마련해야 하는 등 설치 비용이 든다는 문제가 있다. 광초음파 이미징 장치는 조영제와 X선을 이용하지 않기 때문에 환자와 의료기관의 부담이 줄어든다.

-- 기술은 캐논 발(発) --
이번 광초음파 이미징 기술은 원래 캐논이 연구개발을 추진해왔던 것이다. 실제로 룩소나스의 CTO(최고 기술 책임자)를 맡고 있는 야기(八木) 씨가 캐논의 종합R&D본부상석 담당부장으로서 내각부의 ‘혁신적 연구개발추진 프로그램(ImPACT)’으로 광초음파 이미징 기술개발을 추진했다.

그러나 기존 기술과는 전혀 다른 영상화 방법이었기 때문에 의료기관에서의 이용·도입이 확산될 전망이 보이지 않아 “캐논에서 개발을 지속하는 것이 어려워졌다”(야기 CTO). 결국, 캐논으로부터 독립해 개발을 계속 진행하게 되었다.

-- 사출(射出)부와 검출부를 일체화 --
광초음파 이미징 장치는 적혈구가 흡수하기 쉬운 파장 797nm의 레이저광을 인체에 조사하고, 혈관 안의 적혈구가 레이저광을 받으면 빛에너지로 인해 팽창·수축한다. 장치는 이 팽창·수축으로 발생하는 음파를 공간적으로 배치한 복수의 초음파 센서로 검출해 화상 데이터를 취득한다.

이 장치의 핵심은 레이저광의 사출 부분과 초음파 센서 부분이 일체화된 반구형의 측정부이다. 측정부 바닥에는 레이저의 사출 부분이 있고, 반구 내부에는 512개의 초음파 센서가 배치. 공기 중 음파의 전파와 물(인체)의 차이를 최소화하기 위해 측정부와 측정 대상과의 사이에는 물이나 물의 전파 특성에 가까운 부재가 설치되어 있다고 한다.

-- 의료기관에서 이용 단계로 --
이 기술은 조사하는 레이저광의 파장을 바꾸면 림프관의 이미징에도 사용할 수 있다. 구체적으로는, 흡수체가 되는 조영제(인도시아닌그린)를 환자에게 투여하고 조영제가 반응하는 파장 835nm의 레이저광을 조사해 영상화할 수 있다. 적혈구용 797nm의 레이저광과 동시에 사용함으로써 혈관과 림프관을 동시에 영상화할 수 있는 것이다

룩소나스는 향후, 장치의 실용화를 통해 의료 관계자가 가시화된 미세한 혈관이나 혈류를 어떻게 파악하는지 등의 체험을 제공, 치료에 어떻게 사용할 수 있는지 등의 응용 영역을 모색할 수 있도록 할 계획이다.

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