오송첨단의료산업진흥재단(이사장 차상훈, 이하 'KBIOHealth') 이승락 박사 연구팀이 한국과학기술원 유홍기, 오왕렬 교수팀과 공동연구를 통해 복강경 수술 중 조직 절제 시 생체 조직 내 혈류 속도 측정 및 이를 통해 혈관의 위치를 정확하게 판별할 수 있는 광간섭단층촬영 혈관조영술(OCTA: Optical Coherent Tomographic Angiography) 기반 스마트 조직절제기 시스템을 개발하였다고 5일 밝혔다. 

광간섭단층촬영 혈관조영술은 조영제 주입없이 광학적 간섭원리를 이용하여 혈관 구조를 시각화하고 혈관 질환을 진단할 수 있는 비침습적 검사 기술이다. OCTA 기술이 도입된 이후, 다양한 임상 현장에서 혈관조영 연구가 활발히 진행되었고 망막 질환, 관상동맥 질환 진단 외에도 지속적으로 임상 응용 분야가 확장되고 있다. 

이번 연구는 KBIOHealth 이승락 박사(교신저자), 이민석 선임(주저자), 이응장 박사(제2저자), 방현진 선임(제3저자)이 참여했으며 복강경 조직 절제기 내, 혈관 내 혈류 속도를 측정할 수 있는 OCTA 광학 모듈을 탑재하여 조직 절제 시 조직 내 혈관 유무를 판별할 수 있는 기술을 개발하였다. 개발 기술은 이전에 발표한 혈관 탐지 기술(Park and Lee et al., 2017. Sensors, 17(4): 919)의 단점을 보완하고 정확하게 조직 내 혈관 위치를 실시간적으로 영상화할 수 있기 때문에 복강경 조직 절제 시 발생할 수 있는 혈관 손상 및 출혈 발생 등 문제점들을 효과적으로 해결할 수 있다.

본 연구에서는 조직 내 혈관 시각화를 위해서 Inter-A-line intensity 영상화 기반 광간섭단층촬영 혈관 조영술(OCTA) 적용하여 다양한 유속으로 조직 팬텀을 평가함으로써 감지 가능한 최소 흐름과 대비해 잡음비 (Contrast to nosie ratio) 측면에서 시스템의 혈류 이미징 기능을 최적화하였다. 쥐와 돼지 모델을 대상으로 생체 내 실험을 통해 이전에 확인되지 않았던 미세 혈관과 1mm 깊이의 복막 아래 숨겨진 혈류를 성공적으로 시각화하였다. 또한, 다양한 OCTA 영상 기법 알고리즘의 정성적 비교를 통해 적용된 알고리즘의 OCTA 성능을 입증하였다. 이러한 연구 결과를 바탕으로 OCTA와 함께 조직절제기를 구현한 스마트 복강경 조직절제기를 상용화한다면 복강경 수술에서 수술 결과를 향상시키고 시술 시간을 단축할 수 있을 것으로 기대한다.

본 연구 결과는 국제 학술지 'Journal of Biophotonics'에 지난달 22일 온라인 게재됐으며, 복지부 첨단실증사업(과제명: 스마트 복강경 조직절제기)으로 추진됐다.

 차상훈 이사장은 "광간섭단층촬영 혈관조영술이 복강경 및 로봇 수술 활용에 기여하기를 기대한다"라며 "KBIOHealth는 앞으로도 의료기기 산업 발전의 활성화를 위해 노력하겠다"라고 말했다.