인체에 적용가능한 초전도체 코일기반 AM-MPI20장치.

광주과학기술원(GIST)은 융합기술학제학부 윤정원 교수(뇌나노로봇연구센터장) 연구팀이 실시간으로 나노입자 분포도를 촬영할 수 있는 초전도체 코일 기반 휴먼스케일 3차원 자기입자영상(MPI) 장치를 세계 최초로 개발했다고 17일 밝혔다.

이 장치는 자성나노입자를 추적자로 사용해 사람의 뇌 부위 영상에 필요한 높은 경사자기장을 고해상도로 획득할 수 있는 휴먼스케일 MPI 시스템이다.

MPI 기술은 미국·독일·일본 등 의료영상 선진국 일부 기업에 의해서만 개발돼 12㎝의 구경을 갖는 전임상용 장비가 수십억 원에 판매되고 있는 차세대 의료영상 기술로, 기존 MPI 장치는 말초 신경 자극을 일으키는 물리적 특성으로 소동물에서의 고해상도 의료영상 촬영에만 활용됐다.

연구팀은 200㎜의 보어 크기에서 초전도체 코일을 이용해 5배 증대시킨 최대 2.5T/m의 높은 경사자기장으로 고해상도를 유지하면서 인체에 사용 가능한 MPI 시스템을 개발했다.

연구팀이 개발한 진폭변조 MPI 방식은 영상 스캐닝에 필요한 코일과 나노입자에서 신호를 생성하는 여기코일을 구분해 MPI의 크기·무게 및 전력 요구사항을 최소화하고 높은 경사자기장을 제공하면서도 말초신경자극 발생의 위험을 낮출 수 있다.

<@1>

윤정원 교수는 “전자기코일의 한계로 인해 휴먼스케일로 확장이 어려운 MPI 기술을 초전도체 기술과 융합해 사람에게 사용할 수 있도록 하고 이는 더 나아가 나노입자의 인체 내 표적화를 통해 안전하게 치료 효과를 극대화할 수 있다”며 “향후 난치성 뇌 질환에 대한 환자 맞춤형 치료법의 획기적 발전에 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

이번 연구는 윤 교수와 투 안 레(Tuan-Anh Le) 박사후과정 연구원이 주도했으며, 서울대학교 연구팀과 공동연구를 진행했다. 또 한미테크윈㈜이 공동 연구기관으로 참여한 산업통상자원부 로봇산업핵심기술개발사업의 지원을 받아 수행되었다.

연구 결과는 의료영상 분야 국제학술지 ‘전기전자기술자협회 트랜잭션 온 메디컬 이미징(IEEE Transactions on Medical Imaging)’에 6월26일자 온라인으로 게재됐다.

/이동기 기자