부산대·칼텍, 혈액 산소포화도 정밀측정 영상기술 개발

부산대학교·캘리포니아공대 공동연구팀이 개발한 주파수 영역 광음향 현미경의 구성과 산소포화도 측정 결과. 두 파장의 빛을 동시에 조사해 산소화·혼합·탈산소화 상태의 혈액을 구분했다. [사진 부산대학교]

부산대학교 엄태중 교수 연구팀이 미국 캘리포니아공대(Caltech·칼텍) 공동연구팀과 혈액 산소포화도를 오차 ±1.7% 이내로 측정하는 광음향 영상 기술을 개발했다고 8월 4일 밝혔다.

산소포화도는 조직에 공급되는 산소의 상태를 보여주는 지표다. 혈관 기능과 대사 변화, 질병 진행 상황뿐 아니라 약물 반응과 치료 효과를 평가하는 데 활용된다.

기존 광음향 영상 기술은 여러 파장의 빛을 차례로 조사해 산소포화도를 측정한다. 이 때문에 생체가 움직이면 파장별 영상의 촬영 시점이 달라져 측정 정확도와 신뢰도가 떨어질 수 있다.

연구팀은 이러한 한계를 보완하기 위해 ‘주파수 영역 광음향 현미경(FD-PAM)’을 개발했다. 488㎚와 515㎚ 파장의 빛을 동시에 조사하고 서로 다른 주파수로 구분하는 방식이다. 두 개의 음향광학변조기를 이용한 간섭 변조 기술을 적용해 공진 초음파 변환기의 좁은 검출 대역에서도 각 신호를 분리했다. 이를 통해 시간차 없이 여러 파장의 정보를 얻을 수 있다.

연구팀이 산소화·혼합·탈산소화 상태의 혈액을 측정한 결과, 산소포화도 측정 오차는 ±1.7% 이내로 나타났다. 연구팀은 이 기술이 혈관 기능과 산소 대사 변화를 관찰하고 약물 반응과 치료 효과를 정량적으로 평가하는 데 활용될 것으로 기대했다.

논문 제1저자는 이용재 부산대 연구교수, 교신저자는 엄태중 교수다. 광음향 영상 분야 연구자인 리홍 V. 왕 캘리포니아공대 교수가 공동저자로 참여했다. 연구 결과는 국제학술지 『포토어쿠스틱스(Photoacoustics)』 6월호에 게재됐다.

엄 교수는 “두 대학의 기술과 연구 역량을 결합해 측정 신뢰도를 높였다”며 “약물 반응과 치료 효과를 정량적으로 평가할 수 있는 생체영상 기술로 발전시키겠다”고 말했다.

연구에 참여한 엄태중 부산대학교 교수, 이용재 연구교수, 리홍 V. 왕 캘리포니아공대 교수(왼쪽부터). [사진 부산대학교]