POSTECH, 암 림프절 전이 진단 돕는 ‘휴대용 광음향 검출기’ 개발

POSTECH(포항공과대학교, 총장 김무환) 연구팀이 방사선에 노출 없이 암의 림프절 전이 진단을 도울 수 있는 휴대용 광음향 검출기를 개발했다.

POSTECH 전자전기공학과‧IT융합공학과‧기계공학과 김철홍 교수, 박별리 박사, 통합과정 한문규씨, 박정우씨 연구팀이 ㈜원텍과 공동연구를 통해 고체 염료 레이저와 투명 초음파 트랜스듀서(TUT)가 결합된 비방사성 휴대용 광음향 검출기(photoacoustic finder)를 개발했다. 

방사성 물질을 사용하는 기존 감마 프로브와 는 달리, 휴대용 광음향 검출기는 방사성 물질이 필요하지 않아, 방사선에 노출될 염려가 없고, 특수 시설이 필요하지 않아 저렴하게 여러 번 이용할 수 있다. 

이 연구성과는 국제 학술지 ‘포토어쿠스틱스(Photoacoustics, 시스템 분야 상위 0.78%)’에 게재됐다.

일반적으로 유방암이나 흑색종과 같은 암의 전이 여부를 판단하기 위해 암 주변의 감시 림프절(SLN, Sentinel lymph node)에 대한 생검이 실시된다. SLN은 종양이 림프절로 이동하는 첫 번째 관문이기 때문이다. 

하지만 기존 생검은 방사성 물질을 이용해 SLN을 찾기 때문에, 환자와 의사에게 방사선 피폭의 위험이 있고, 방사선 물질 처리를 위한 특수한 시설이 필요해 일반 병원에서 진행하기에는 어려움이 많다.

연구팀은 고체 염료 레이저 핸드피스에 동그란 형태의 초점형 투명 초음파 트랜스듀서를 동축으로 결합했다. 

광음향 신호는 레이저를 색이 있는 부위에 조사하면 발생 되는데, 이 신호를 초음파 트랜스듀서로 감지한다. 

기존 초음파 트랜스듀서는 불투명하여 레이저와 동축 결합이 불가능했다. 

연구팀이 보유한 투명 초음파 트랜스듀서 기술을 이용해 작은 핸드피스 하나에 레이저와 초음파 트랜스듀서를 동축 결합해 쉽게 광음향 신호를 검출 하도록 한 것이다.

그 결과 연구팀은 청색 염료를 쥐에 주입 한 후 닭가슴살 아래에 있는 쥐의 겨드랑이 SLN을 광음향 검출기를 이용해 성공적으로 찾아냈다. 

흑색종(악성 피부암)이 피하 주입된 쥐 위에 닭가슴살을 올려두고 광음향 검출기를 이용해 흑색종을 감지해 내어, 색이 있는 악성 종양 검출에도 사용할 수 있음을 확인했다.

김철홍 교수는 “우리가 개발한 광음향 검출기(PAF) 시스템은 감시 림프절을 검출하는 최초의 휴대용 광음향 감지 도구이다”며 “이번 연구성과를 통해 앞으로 방사능 물질을 사용하지 않고도 감시 림프절이나 흑색종을 검출하는 데 있어 큰 도움이 될 것으로 기대된다”고 설명했다.

한편, 이 연구는 과학기술정보통신부, 한국연구재단 기초과학연구 및 국제 R&D 프로그램, POSCO 프로젝트, BK21 FOUR 프로젝트의 지원으로 수행됐다.