제목 | 정의헌 교수 연구팀, 뇌혈류를 정량적으로 측정할 수 있는 광영상 기술 개발 | ||
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작성자 | 관리자 | 작성일 | 2021-09-01 최근수정일 2021-09-01 , IP 172.25***** |
뇌혈류를 정량적으로 측정할 수 있는
광영상 기술 개발
레이저 스페클 기반 혈관질환 임상연구의 광학적 도구 개발
□ 뇌혈류의 변화와 속도를 정량적으로 측정할 수 있는 광영상 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 뇌졸중 등 혈관질환에 대한 새로운 치료법을 제시할 것으로 기대된다. □ 지스트(광주과학기술원) 의생명공학과 정의헌 교수팀은 레이저 광선을 뇌에 조사하여 생기는 간섭무늬인 스페클*을 분석하여 대뇌표면에 뇌경색이 발생했을 때 뇌혈류의 변화와 속도를 정량적으로 측정할 수 있는 시스템 개발에 성공했다. * 레이저 스페클(laser speckle): 레이저 광선을 생체조직 같은 물체에 조사할 때 입자와 레이저 광의 상호 작용에 의해 발생되는 얼룩 반점모양의 간섭무늬로서 생체조직의 경우 혈구세포의 움직임 등의 정보가 연속적인 스페클 영상에 반영되게 됨. □ 인간의 뇌는 체질량의 2%에 불과하지만 신체의 산소 및 영양소의 20%를 소비하며, 뇌의 신경이 활성화되는 곳에는 혈류를 증가시켜 산소와 포도당을 원활히 공급한다. 따라서 뇌 혈류의 변화와 속도를 측정하는 것은 대뇌 대사 및 뇌혈관 병리를 이해하는데 매우 중요하다. □ 기존의 연구 방법에서는 혈류가 이동한 전후의 변화를 볼 수는 있어도 혈류의 속도를 측정하는데 한계가 있었다. 본 연구팀은 이러한 근본적인 문제를 수학적 모델링이나 보정없이 스페클 분석만으로 실시간으로 변화하는 혈류의 속도를 정량적으로 측정할 수 있는 방법을 개발하였다. ∘ 그 결과, 전임상 허혈성 뇌졸중 모델에서 실시간으로 혈류의 변화를 정량적인 속도지도(velocity map)로 보여줌으로써 혈관질환에 대한 새로운 치료법의 효능을 객관적으로 비교할 수 있게 되었다. □ 특히, 본 연구는 살아있는 생체조직에서 혈관 속 혈구세포들의 실시간 움직임이 레이저 스페클에 반영되는 원리를 활용하였다. 즉, 스페클을 일종의 입자로 보고, 시공간적인 변화를 분석하여 실제 속도장(velocity field)을 정량적으로 구해내는데 성공했다. ∘ 이를 위해 극히 짧은 카메라 노출시간이 필요한데 연구진은 광학음향변조기를 이용하여 구현함으로써 동물 질환모델에 응용할 수 있었다. □ 정의헌 교수는 “이번 연구는 기존 레이저 스페클 영상의 한계를 극복하여 생체혈류 속도를 정량적으로 분석할 수 있는 방법론을 제시함으로써 향후 동물모델에 기반한 뇌졸중 치료법 개발 및 혈관질환 임상연구에 응용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다. □ 이번 연구는 지스트 정의헌 교수(교신저자)가 주도하고 의생명공학과 모신 쿠레쉬(제1저자) 박사과정 학생이 수행하였으며, 한국연구재단 중견연구자지원사업과 지스트 연구원(GRI) 등의 지원을 받아 수행되었다. 관련 논문은 광학분야 저명 학술지인 ‘옵티카(Optica)’에 2021년 8월 13일자 온라인으로 게재되었다.
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