[POSTECH·지멘스 헬시니어스·세명기독병원, 3D 광음향·초음파 스캐너로 불필요한 생검 줄이고 진단 신뢰도 향상]

 

[김철홍 교수]

 김철홍 교수팀이 지멘스 헬시니어스 초음파 프로브 연구팀과 함께 3차원 광음향 · 초음파 자동 유방 스캐너 시스템 개발을 공동으로 수행하였다. 이어, 개발한 시스템의 실제 임상 적용 가능성을 검증하기 위해  포항세명기독병원 유방외과 의료진과 임상 연구 및 평가를 진행하였다. 이 기술은 유방암 진단 정확도를 높이면서 검사자 숙련도에 따른 결과 차이를 줄이고, 불필요한 조직 검사를 줄이는 데 도움을 줄 것으로 기대를 모으고 있다. 이번 연구는 미국과학진흥협회(AAAS)에서 발행하는 국제 학술지인 ‘사이언스 어드밴시스(Science advances)’에 게재됐다.

 유방암은 조기 발견이 생존율과 직결된다. 특히 유방 조직이 치밀한 여성의 경우 기존 유방 촬영술만으로 암을 발견하기 어렵다. 초음파 검사는 실시간으로 조직을 확인할 수 있고, 비침습적이며 비용도 비교적 저렴해 임상에서 널리 활용된다. 그러나 초음파는 검사자의 경험에 따라 결과가 달라지기 쉽고, 잘못된 양성 판정(위양성)으로 불필요하게 조직을 채취하는 검사가 시행되는 경우가 많다.

 연구팀이 개발한 3D 광음향·초음파 융합 영상 시스템은 단순한 초음파 촬영을 넘어, 빛을 이용한 광음향 기술을 결합했다. 광음향 영상은 혈관 구조와 조직 내 산소 상태를 함께 보여주어 병변이 악성일 가능성을 더욱 정밀하게 판단한다. 또한, 자동 스캐너는 검사자가 직접 환자를 움직이지 않고 유방 전체를 스캔해 일관된 3D 영상을 제공하므로, 검사자 간 차이를 줄이고 진단 신뢰도를 높인다. 

 실제 임상 연구에서 환자 데이터를 기반으로 여러 빛의 파장을 이용한 광음향 영상을 촬영해 혈관 생성과 산소포화도를 측정했다. 이후 이 데이터를 기존 초음파 평가와 결합한 새로운 점수 체계를 적용한 결과, 기존 초음파와 비교해 민감도는 유지하면서(96.7%) 특이도 (66.7%)를 크게 높일 수 있었다.

 

 

 김철홍 교수는 “이번에 개발한 3차원 광음향·초음파 융합 영상 기술은 초음파 기술의 장점을 살리면서 진단 특이도를 크게 높이는 새로운 플랫폼”이라며, “정확하고 객관적인 영상 정보를 통해 유방 질환 진단의 신뢰도를 높일 수 있을 것”이라고 전했다. 세명기독병원 백남선 원장은 “이번 성과는 단순한 연구를 넘어 대학과 병원이 협력해 실제 환자의 데이터로 임상 적용 가능성까지 직접 확인했다는 점에서 의미가 더욱 크다”라고 덧붙였다. 또한 지멘스 헬시니어스 초음파 프로브 연구팀의 박성식 상무는 “시스템 개발 단계부터 POSTECH과 긴밀하게 협력해 기술의 완성도를 높일 수 있었다”며, “지역 기반 산‧학‧병 협력 모델이 의료기기 분야 혁신을 이끌어갈 중요한 기반이 될 것”이라고 말했다.

 한편, 이번 연구는 전자전기공학과·IT융합공학과·기계공학과·융합대학원 김철홍 교수, 전자전기공학과 박사과정 박신영 씨, 기계공학과 통합과정 성민식 씨, IT융합공학과 박사과정 김현희 씨 연구팀과 지멘스 헬시니어스 초음파 프로브 연구팀, 포항 대표 종합병원인 세명기독병원 유방외과 의료진(백남선 원장, 조용석 부장, 이준경 과장)이 함께 진행했다. 

 또한, 산업통상자원부, 보건복지부, 식품의약품안전처의 지원, 보건복지부 재원으로 한국보건산업진흥원을 통해 시행된 보건의료기술 연구개발사업, 교육부 재원의 한국연구재단 기초연구사업, 과학기술정보통신부 재원으로 지원되는 한국연구재단 연구과제, BK21 FOUR 사업 및 Glocal 30 대학 사업의 지원으로 수행됐다. 

DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.adz8585