혈액 속 산소포화도를 기존보다 더 빠르고 정확하게 측정할 수 있는 차세대 광음향 현미경 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
여러 파장의 빛을 동시에 활용해 기존 방식의 시간차 오차를 줄인 기술로, 질병 진단은 물론 약물 반응과 치료 효과를 보다 정밀하게 평가하는 데 활용될 것으로 기대된다.
부산대학교 첨단융합학부 및 컬러변조 초감각 인지기술 선도연구센터 엄태중 교수 연구팀은 미국 캘리포니아공과대학(캘텍) 리홍 V. 왕 교수와 공동으로 주파수 영역 광음향 현미경(FD-PAM) 기술을 개발했다고 4일 밝혔다.
산소포화도는 조직에 산소가 얼마나 공급되는지를 보여주는 대표적인 생체지표다. 혈관 기능과 대사 변화, 질병 진행 상태를 파악하는 데 활용되며, 약물 투여 후 반응이나 치료 효과를 평가하는 데도 중요한 지표로 사용된다.
기존 광음향 현미경은 여러 파장의 빛을 순차적으로 조사하는 방식이 주를 이뤄 측정 과정에서 시간차가 발생할 수 있었고, 이에 따라 정확도와 신뢰도가 떨어질 가능성이 있다는 한계가 있었다.
연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 488나노미터(nm)와 515나노미터 두 파장의 빛을 동시에 조사하면서도 각각을 서로 다른 주파수 신호로 구분하는 FD-PAM 시스템을 구현했다.
이를 통해 서로 다른 파장의 정보를 동시에 획득할 수 있어 시간차로 인한 오차를 줄이고 측정 신뢰도를 높였다는 것이 연구팀의 설명이다.
실제 산소화 혈액과 혼합 혈액, 탈산소화 혈액을 대상으로 성능을 검증한 결과 산소포화도 측정 오차는 ±1.7% 이내로 나타나 높은 정확도를 확인했다.
연구팀은 이번 기술이 향후 혈관 질환과 암, 대사질환 등 다양한 질환 연구는 물론 정밀 의료 분야에서도 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다.
이번 연구에는 부산대 컬러변조 초감각 인지기술 선도연구센터 이용재 연구교수가 제1저자로 참여했으며, 엄태중 교수가 교신저자, 리홍 V. 왕 캘리포니아공대 교수가 공동저자로 이름을 올렸다.
연구 결과는 광음향 영상 분야 국제학술지 ‘광음향(Photoacoustics)’ 6월호에 게재됐다.