수술없이 몸속 초음파로 세포제거 치료 가능

韓·英 공동연구진
한국과 영국 공동연구진이 초강력 초음파로 수술 없이 몸 속의 원하는 세포만 제거하는 치료법의 가능성을 확인했다.

한국과학기술연구원(KIST)은 바이오닉스연구단 박기주·김형민 박사팀이 영국 런던대(UCL) 기계공학과 네이더 사파리 교수팀과 공동으로 강력한 초음파 영역에서 발생하는 음향 공동현상을 예측하는 수학적 모델을 개발하고 집속초음파의 연조직 제거효과 메커니즘을 규명했다고 22일 밝혔다.

대기압의 수백 배에 달하는 수십 메가파스칼(MPa) 압력 세기를 갖는 고강도 집속초음파는 1000분의 1초 정도의 짧은 시간에 초점 부위의 온도를 끓는점까지 올릴 수 있다. 이때 초점에서 발생한 수증기 기포의 운동에너지를 이용해 주변 세포 조직을 없앨 수 있다. 이 원리를 이용한 다양한 의료기술이 연구되고 있지만 아직 현상을 설명하는 메커니즘은 밝혀지지 않았다.

연구팀은 음향 공동현상으로 인한 운동변화를 예측할 수 있는 수학적 모델을 개발하고 이를 이용해 세포 조직의 변형률을 계산했다. 이어 인체조직 모사실험을 수행하고 이때 발생한 공동현상을 초고속카메라로 촬영했다.

이후 정확도를 검증하기 위해 수학적 모델을 이용해 예측한 값과 초고속카메라 촬영 결과를 같은 조건에서 비교 분석했다. 그 결과 기포 운동으로 인한 힘이 연조직을 파괴할 만큼 강하면서, 혈관이 파괴될 정도의 강도보다는 약하다는 것을 밝혀냈다. 이를 통해 기포의 운동변화와 강도를 조절하면 원하는 세포조직만 제거할 수 있음을 확인했다.

박기주 박사는 "수학적 모델링 기법으로 최적화된 초음파 조사조건을 찾으면 외과적 수술 없이도 종양치료 및 특정 세포의 선택적 제거가 가능할 것"이라고 말했다.

이 연구는 국가과학기술연구회 창의형 융합연구사업과 KIST 기관고유사업 지원으로 이뤄졌으며 연구결과는 국제학술지 '초음파학 음향화학' 최신호에 게재됐다.

안경애기자 naturean@dt.co.kr