[대전=뉴스프리존] 이기종 기자= 한국과학기술연구원(KIST)은 바이오닉스연구센터 박기주 박사팀이 추진하고 있는 고강도 집속초음파 활용 종양 제거와 관련된 후속 연구결과를 25일 밝혔다.

바이오닉스연구센터 박기주 박사팀은 지난 2019년에 기존 초음파 기술보다 수십 배 더 강력한 수십 메가파스칼(MPa)의 음향 압력 세기를 갖는 초음파(고강도 집속초음파)를 이용하면 열에 의한 신체의 손상없이 칼로 자른 듯 종양을 깨끗하게 파괴할 수 있음을 확인하고 그 원리를 밝혀냈다.

열을 이용하지 않고 물리적으로 조직을 파괴하는 이 기술에서 강력한 초음파를 받은 목표 지점에는 수증기 기포가 생겨나는데 발생되는 1차 기포의 운동에너지에 의해서 목표한 종양 조직을 물리적으로 파괴할 수 있다.

하지만 목표 지점뿐만이 아니라 그 주변에서도 순차적으로 2차의 여러 미세 기포들이 동시 다발적으로 생성돼 원치 않는 부위까지 파괴될 수 있어 이들의 생성 원인을 파악하고 발생 위치를 정확히 예측해야 할 필요성이 대두됐다. 

이번 연구팀은 이러한 제한점을 해결하기 위해 후속 연구로 집속초음파를 이용해 종양조직을 제거할 때 생성되는 2차 미세 기포의 발생 원리를 밝히기 위해 수학 모델을 개발하고 초음파에 의해 생긴 1차 수증기 기포가 초음파 진행에 미치는 영향을 연구했다.

연구과정을 보면 초고속카메라를 이용해 촬영한 결과와 비교하고 초음파가 간섭되는 범위와 2차 미세기포가 실제 생성되는 위치가 일치하는 것을 확인했다.

이 연구결과에 의하면 2차 미세 기포가 생성되는 원리를 설명하는 것뿐만 아니라 그 범위를 예측함으로써 보다 안전하게 대상 조직만을 정밀하게 제거 할 수 있는 가능성을 제시했다.

KIST 박기주 박사는 “이번 연구는 초음파 초점에서 수증기 기포 발생 후에 초음파 산란효과에 의해서 미세 기포들이 순차적으로 생성된다는 것을 규명한 것으로 개발된 수학 모델을 이용하면 기포의 발생 위치 및 파괴되는 종양 조직의 범위를 사전에 예측하는 것이 가능할 전망”이라고 말했다.

이 연구는 과학기술정보통신부, KIST 주요사업 및 국가과학기술연구회 창의형융합연구사업 지원으로 수행됐고 음향(Acoustics) 분야 권위지인 초음파 음향화학(Ultrasonics Sonochemistry) 최신호에 게재됐다.