신기술 초음파로 암을 더 일찍 발견할 수 있습니다

신기술 초음파로 암을 더 일찍 발견할 수 있습니다

새로운 초음파 기술이60년이 넘는 세월의 기계 장비 분야에서 가장 큰 발전으로 주목받고 있습니다. 영국의 에든버러 헤리엇-와트대학교(Heriot-Watt University)에서 개발한 초음파 기술은 현재 사용하고 있는 촬영기술보다 10배나 더 나은 영상을 만들어냅니다.

연구진은 암 사례가 의심되는 사례를 조사하는 데 있어서 종양을 정확하게 집어내는 (초음파의) 능력이 조만간 생검을대처할 것이라고 예상합니다. 이제 곧 사람에게 임상 시험을 시작하게 될 이 방법은기존에 존재하는 스캔 장비를 사용합니다.

1958년 영국 글라스고 대학교(Glasgow University)의 이안 도날드박사(Ian Donald)가 산모의 자궁 안의 태아 성장을 알아보기 위해 초음파를 최초로 사용했습니다. 초음파 파동은 인간이 들을 수 있는 영역을 넘어섭니다. 도날드 교수는 이전에 본 적 없는 이미지를 만들고자 펄스파(thepulsed wave, 혹은 맥파, 맥박파)를사용했습니다.

영국 글라스고 왕립 산부인과 병원의 여성은 현재 전 세계에서사용되는 기술의 혜택을 첫 번째로 받은 산모입니다.  하지만 초음파 스캔에는 한계가 있습니다.

최상의 상태라고 하더라도 화면이 흐릿합니다. 종종 화면이 또렷하지 않아 태어날 아기가 남자인지 여자인지 구분하기 힘들 때도 있습니다. 해리엇-와트대학교 연구실의 스캔에 떠 있는 화면은 아기의 성별을 나타내는 영상이 아닙니다. 

이것은 전립선입니다. 익히 알고 있는 회색으로 된 스캔과 비슷하게 보이는 이화면은 새로운 기술로 제작하여 더욱 선명하고 색이 들어간 화면입니다. 바실리스 스보로스 의사(Dr.Vassilis Sboros)는 이전보다 10배 더 세부적인 이미지의 도움을 받아 숨겨진종양의 여부를 진단한다고 설명했습니다.

스보로스 의사는 덧붙여 설명했습니다. “우리는 머지않아 병원에서 이런 종류의 화면을 보게 될 것입니다. 우리의신체 어느 부분이든 현미경을 이용해서 안을 관찰할 수 있습니다.

이것은 현미경 수준의 우수함을 갖고 있다고 주장할 수있는 최초의 기술입니다.”

바실리스 스보로스 의사는 신체의 내부를 현미경으로 볼 수 있는 것과 같은 과정이라고 설명했습니다. 스캔 기술 자체가 새로운 것은 아닙니다. 이 혁신은 물리학, 통계학, 공기방울(미세기포)에서 사용되고 있습니다. 

병원은 초음파 사진에서 대비 정도를 높이기 위해 오랫동안미세기포를 사용해 왔습니다. 이것은 대게 지질막으로 덮인 탄화수소 가스의 아주 작은캡슐이며, 각 미세기포는 1mm보다 훨씬 작습니다. 미세기포 한 덩어리를 환자의 혈류에 주입하여 간 및 다른질병을 진단합니다. 

연구진은 먼저 물리학으로 개별적인 미세기포의 행동을 관찰했습니다. 물리학자 마이레드 버틀러 박사(Dr. Mairead Butler)가 설명했습니다. “미세기포는 적혈구의크기 정도로 매우 작기 때문에 혈액이 지나가는 어느 곳이든 갈 수 있습니다.” 

“연구진은 혈관 안과 밖에 있는 각각의 미세기포 관찰했습니다.”

미세기포의 물리학을 정립하고 나서, 웨이핑 루 박사(Dr. Weiping Lu)는 통계학과 연산력을사용해 이전에 초음파 스캔이 보여줄 수 없던 것을 찾아냈습니다.

사진 설명: 글라스고 대학교의 이안 도날드 교수(Prof. Ian Donald)는초음파 사용의 선구자입니다. 루 박사는 교통 체증 속에 있는 차량으로 각 미세기포를비유하는 것이 도움이 된다고 설명했습니다. 그는 미세기포 각각을 추적하고 가장 분주한 경로를 찾아낼수 있는 강력한 알고리즘을 제작하기 위해 인공지능을 사용하였습니다.

그가 설명을 덧붙였습니다. “미세 기포는 차량과 같습니다. 그리고 도로 연결은 혈관이라고 비유할수 있습니다.  이제 이 차를 하나씩 살펴보면, 이제 차들의 궤도에 대해 알 수 있습니다. 통계적으로 각각의 차를 같은 수치에 두고 나서 어떻게빠르고 느려지는지 관찰할 수 있습니다. 

도로가 어떻게 더 넓고,혹은 좁고, 어디에 교차로가 있는지, 특히나 어디가 비정상적인지 알 수 있습니다.”

미세기포를 차에 비유하는 것은 적절한 비유지만 루 박사는실제 (신체는) 훨씬 더 복잡하다고 설명했습니다.

각각의 차를 따라가는 것만으로도 지도를 만들 수 있습니다. 이와 비슷하게 (신체에서는) 미세기포가어디로 가는지 관찰하는 신호 처리로 혈관의 이미지를 생성합니다. 

이미지 설명: 마리에드 버틀러 박사는 미세기포 “교통량”을 추적합니다.

미세기포가 예상하지 못한 어떤 지점으로 간다면 이것은암의 징후일 수 있습니다. 그리고 이전보다 훨씬 더 일찍 알아차릴 수 있습니다.

이것은 초고해상도 이미지로, 스캔이 가진 물리적 한계보다 더욱더 자세하게 보여줍니다. 일반적인 환경에서 환자의 배를 스캔한 것은 밀리미터 단위보다더 작은 것은 나타나지 않습니다. 새로운 이미지는 이미 10배이상 더 나은 결과가 나왔고, 연구진은 이 과정을 정교하게 다듬어 더 작은 특징들을 볼 수 있을 것으로기대합니다.

영국의 에든버러 웨스턴 종합병원(Western General Hospital)에서 2019년 말이되기 전에 인간 환자에게 적용하는 임상 시험이 시행될 예정입니다. 비뇨기과 고문 의사 알란 맥 닐 교수(Prof. Alan McNeill)는 웨스턴 종합병원이 세계 최초로 이 기술을 펼치는 병원이 될 것에 대해 매우“기대된다”고 전했습니다. 

응급 치료

“종양의 혈류를 더욱 정확하게 나타내는 방법(신체 내 지도로 보여주는 방법)은 병소의 상태에 대해 새로운 정보를제공하게 됩니다. 이것은 연구진이 응급 치료가 필요하거나 혹은 필요하지 않은 환자를 더 잘 구분할 수있도록 도와줍니다.

전립선 환자들이 처음으로 검사를 받고 있는데 그 이유는대개 수술 중에 환자의 전립샘이 완전히 제거되기 때문입니다. 이 말은 즉, 초고해상도 영상의 정확성을 실제와 비교할 수 있다는 것을 의미합니다. 하지만 이 방법은 전립선을 비롯해 다른 곳, 심지어 암에까지 적용할 수 있다고 예상합니다.

가장 중요한 질병은 신체의 혈류를 바꿉니다. 다시 말해 새로운 기술이 의학 전반에서 사용될 수 있다는 것을 의미합니다.

종합적인 연구를 보여주기 위해 설계된 해리엇-와트의 “건강의 해” 동안 방사선학 연구협회 저널(the Journal of Investigative Radiology)에서 새로운기술에 대한 더 자세한 내용을 확인하실 수 있습니다.

본 연구는 공학 및 물리학 연구 협회, 의학 연구 협회와 영국 심장 재단과 함께한   “내부에서 별을 형상화”라는 프로젝트의 일환으로 과학 기술 위원회에서자금을 받아 시행되었습니다.

출처 : 바로가기

케네스 맥도날드(Kenneth Macdonald) BBC 스코틀랜드 과학전문 특파원

날짜: 2019년 9월 30일