암세포 죽이는 초음파 치료, 안전성 높이고 부작용 최소화한다

KRISS, 온도분포 정밀 측정 기술 개발

한국표준과학연구원(KRISS) 초음파표준팀 김용태 책임연구원(왼쪽)과 의료측정팀 도일 책임연구원이 초음파 치료기기 성능평가를 진행하고 있다

[아시아경제 김봉수 기자] 종양 제거술 등에 쓰이는 초음파 치료기기의 안정성을 높이고 적용 대상을 확대할 수 있는 기술이 개발됐다.

한국표준과학연구원(KRISS)은 초음파를 이용한 치료 기기 성능 평가를 위한 물질 내부 온도분포 정밀측정 기술 개발에 성공했다고 20일 밝혔다. 종양 치료 등에 쓰이는 집속 초음파 치료기기의 안전성을 보다 정확히 평가할 수 있게 되어 치료효과 증대 및 부작용 저감에 크게 기여할 전망이다.

집속 초음파 치료기기는 초음파를 인체 내부에 집속해 국부적으로 열과 기계적 에너지를 발생시켜 치료 효과를 얻는다. 종양 등에 높은 열을 가하여 괴사시키는 수술적 치료에 사용하거나, 조직을 자극해 안면거상술, 복부지방 감소, 약물 전달 등에 사용한다.

치료 효과를 높이고 부작용을 최소화하기 위해서는 체내 원하는 목표지점에만 초음파를 집중시켜 온도를 높이고, 주위 조직은 온도상승을 최소화하여 피해가 없도록 해야 한다. 이러한 초음파 치료기기의 성능과 안전성 평가를 위해서는 집속 초음파에 의한 위치별 온도변화 측정이 필수적이다.

하지만 현재 식품의약품안전처가 가이드라인에서 제시하는 시험 방법은 온도프로브(온도계)를 내부에 삽입해 온도분포를 측정하는 방법으로서, 온도프로브에서의 초음파 반사로 인해 정확한 온도를 측정할 수 없다. 초음파에 의해 발생한 열이 열전도도가 높은 온도프로브를 따라 전달되면서 온도분포에 왜곡이 발생하는 한계도 있다.

연구원은 초음파의 진행에 영향을 주지 않으면서도 물질 내부의 온도분포를 정확하게 측정할 수 있는 박막형 온도센서 어레이 기술을 개발했다. 머리카락의 굵기보다 약 30배 이상 얇은 3 μm(마이크로미터) 두께의 박막 위에 1 mm 간격으로 총 100개의 온도센서 어레이를 집적했다. 이를 통해 온도프로브에 의한 초음파 반사 문제를 해결하고, 초점 및 주변 영역의 정확한 온도분포를 측정할 수 있었다. 이에 따라 초음파 집속 시술시 온도 분포를 정밀측정하고 제어할 수 있게 됐다. 치료 기기의 적용 대상 질환 확대도 가능해 국내 초음파 의료기기 제조업체의 국제경쟁력이 강화될 것으로 기대된다.

김용태 KRISS 책임연구원은 “초음파 출력이 높아질수록 인체 부작용 최소화를 위한 정밀온도측정 기술은 더욱 중요해질 것”이라며, “국내 초음파 치료기기 제조업체와의 협력을 통해 이번 기술이 의료기기 제조업체 뿐만 아니라 임상 현장에서도 사용될 수 있도록 노력할 계획”이라고 밝혔다.

이번 연구 결과는 국제학술지 'IEEE Sensors Journal'에 지난해 11월 게재됐다.

김봉수 기자 bskim@asiae.co.kr