KAIST, 영상왜곡 없는 3차원 관상동맥 내시현미경 시스템 개발

[대전=이데일리 박진환 기자] KAIST는 기계공학과 오왕열 교수 연구팀(KI 헬스사이언스 연구소)이 영상왜곡 없이 관상동맥 내부를 정확히 이미징할 수 있는 관상동맥 내시현미경 시스템을 개발했다고 4일 밝혔다.

이 시스템으로 생체 관상동맥 내부 3차원 미세구조를 단일 심박 내에서 초고속 및 고해상도로 촬영했고, 단일 심박 내에서 고해상도로 이미징 하는데 성공했다.

연구팀은 이 시스템을 활용해 인간과 비슷한 돼지 심장의 관상동맥 이미징에 성공함으로써 급성 심근경색으로 대표되는 관상동맥 질환의 정확한 진단 및 치료에 새로운 방향을 제시할 것으로 기대했다.

돌연사의 가장 큰 원인인 급성 심근경색은 심장표면에 존재하면서 심장근육에 혈액을 공급하는 관상동맥(coronary artery)이 좁아지고 막히면서 심장박동이 중지돼 갑작스럽게 사망하는 질환이다.

이에 따라 급성 심근경색을 예측하는 것이 의학계의 매우 중요한 과제로 손꼽힌다.

현존하는 광단층영상기술(OCT, Optical Coherence Tomography) 기반의 혈관 내시경은 현재 가장 높은 해상도의 심혈관 내부 영상을 제공하고 있다.

그러나 통상적으로 초당 100장 정도를 촬영하기 때문에 관상동맥 전체의 영상을 획득하는데 최소 3~5초가 소요된다.

이 사이 발생한 수차례의 심장 박동은 혈관의 반복적인 수축 및 팽창을 일으키고, 이는 정상적인 혈관도 마치 좁아진 것처럼 울퉁불퉁하게 보이는 영상왜곡으로 이어져 진단의 정확도가 떨어지게 된다.

KAIST 연구팀이 이번에 개발한 단일 심박 주기 내 3차원 관상동맥 OCT 이미징 기술은 이러한 문제를 해결할 수 있는 핵심 기술이다.

초당 500장 촬영하는 고속 관상동맥 및 심박을 모니터링해 가장 움직임이 적은 영역을 자동적으로 포착 후 이미징을 수행하는 기술이다.

이를 통해 심장 박동으로 인한 영상 왜곡 없이 7㎝ 길이의 관상동맥을 0.7초 사이에 촬영해 내부 고해상도 영상을 확보할 수 있다.

KAIST 연구팀은 구로 고려대병원 김진원 교수 연구팀과의 협력을 통해 사람의 관상동맥과 비슷한 크기를 갖는 돼지 관상동맥의 단일 심박 내 초고속 3차원 이미징에 성공했다.

오 교수는 “이번 연구 결과를 통해 국내에서 개발한 세계 최고의 기술이 병원과의 긴밀한 협력을 통해 실제 임상에서의 한계를 극복하고 유용성을 인정받았다”고 설명했다.

한편 이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자지원사업(도약연구)의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 심혈관분야의 임상저널인 ‘미국심장학회 학술지’ 5월호에 게재됐다.