ETRI, 방사능 걱정 없이 뇌 종양 찾는 기술 개발- 인체에 무해한 산화철 활용, 방사능 걱정없이 질병 진단

ETRI, 방사능 걱정 없이 뇌 종양 찾는 기술 개발- 인체에 무해한 산화철 활용, 방사능 걱정없이 질병 진단

 

배포일2023.06.01.담당자필드로보틱스연구실

 

ETRI, 방사능 걱정 없이 뇌 종양 찾는 기술 개발
- 세계 최대 125mm급 MPI 기술로 인체적용 가능성 확보
- 인체에 무해한 산화철 활용, 방사능 걱정없이 질병 진단

국내 연구진이 암이나 특정 질병을 찾아내는데 활용되는 의료영상기법 중 하나인 양전자 단층 촬영(PET)을 대체하는 최신기술을 개발해 인체적용 가능성을 더욱 높였다. 향후 국민의 건강 증진과 더불어 의료영상 시장에서의 경쟁력 강화에도 큰 도움이 될 전망이다.
한국전자통신연구원(ETRI)은 산화철 나노입자를 이용한 의료영상(MPI MPI(Magnetic Particle Imaging) : 나노미터 크기의 산화철 입자를 이용한 의료 영상 기술
) 기술을 이용, 125mm급 세계 최대 시야각(FOV Field of View : 시야각
)을 가지는 영상장비 개발에 성공했다고 밝혔다.
양전자 단층 촬영(PET)은 방사능 의약품을 환자가 섭취하거나 주사한 뒤, 핵의학 영상기기로 의약품의 반응 정도를 촬영해 암이나 종양과 같은 병변을 찾아내는 영상진단 기술이다. 
영상진단 장비 중 가장 흔하게 활용되는 컴퓨터 단층촬영(CT)이나 자기공명영상(MRI)은 인체의 구조적인 이상을 진단한다. 반면, PET는 인체 내 생체조직의 생화학적, 기능적 이상을 진단하여 암·뇌종양의 진단과 더불어 치매 조기 진단 등 다방면에 활용할 수 있다는 장점이 있다.
하지만, PET의 가장 큰 문제점은 방사성 의약품 양전자를 방출하는 방사성 의약품
을 환자가 섭취해야만 한다는 점이다. 극미량이지만 방사성 물질이 인체 내부에 들어오게 되므로 내부피폭이 이뤄지며, 이에 따라 검사 횟수나 환자의 몸 상태에 따라 제약이 많다.
ETRI가 개발한 기술은 인체에 무해한 산화철 나노입자를 활용하여 PET를 대체할 수 있다. 산화철 나노입자는 인체에 무해할 뿐만 아니라 연속적으로도 사용할 수 있어 만성 질환의 추적, 조기 진단에 효과적일 것으로 기대되고 있다. 
연구진은 2019년 40mm 수준의 MPI 장비 개발에 이어, 올해는 125mm 수준의 시야각(FOV)을 갖는 장비 개발에 성공했다. 혼합전자기장 분석 기술(FMMD FMMD(Frequency Mixing Magnetic Detection)
) 및 영구 자석 배열을 이용한 자기장 방식의 MPI 기술로 세계 최대 크기의 시야각(FOV)을 확보하여, 향후 인체 적용에 한 발짝 더 다가섰다.
MPI 기술을 개발하기 위해서 2000년대 초부터 세계적인 의료영상 장비 업체 및 의료기술선진국 등에서 원천기술 확보를 위해 치열한 경쟁을 벌이고 있다. 하지만 실제 성공한 곳은 네 곳 PHILIPS 및 미국의 GE와 U.C Berkeley의 투자 및 Spin off 회사인 Magnetic Insight, 독일 PureDevice 그리고 ETRI 연구팀까지 세계적으로 4곳
에 불과하고, 직경도 40mm 이하의 수준이다.
하지만, 연구진은 자기장 발생 장치를 비롯한 중앙 제어시스템과 제어 SW 등 장비에 필요한 원천기술 대부분을 독자 개발했다. 또한, 직경은 기존 장비의 세 배인 125mm 수준으로 실험용 생쥐뿐만 아니라 토끼 같은 소동물을 활용한 생체 적용이 가능한 크기이다.
본 연구를 주도한 ETRI 필드로보틱스연구실 정재찬 박사는 “본 기술의 의미는 기존 장비의 시야각(FOV) 한계를 극복하여 인체에 적용할 수 있는 수준까지 가능성을 보여주었다는 데 있다. 앞으로 기술을 더 고도화하고 실제 상용화까지 진행하여 의료 부담을 줄이고 국민이 건강한 삶을 영위할 수 있도록 기여하겠다.”라고 말했다. 
공동연구를 수행한 을지대학교 의과대학 해부학-신경과학교실 유홍일 교수는 “인체에 무해한 산화철 나노입자를 이용한다는 점에서 환자의 부담을 경감할 수 있고, 다양한 질환의 병변 부위를 확인할 수 있다는 점에서 기존 영상장비와 차별화되는 원천기술이라 판단된다.”라고 말했다.
연구진은 향후 추가연구를 통해 인간의 뇌 질환에 산화철 나노입자 기반 MPI 기술을 적용할 수 있도록 장비의 시야각(FOV)을 더욱 확장시킬 계획이다. <보도자료 본문 끝>
 

참고1

 산화 나노입자 기반의 MPI 시스템 개요
  

  
< 가로 1.2m * 세로 1m * 높이 1.5.m>

[        

참고2

 산화 나노입자 기반의 MPI 시스템의 이미징 결과
  

< 2차원상의 나노입자를 이미징한 결과 >

< 뇌 모형안에 삽입된 나노입자를 3차원 공간상의 분포를 이미징한 결과 >