우표 크기 초음파 스티커 붙이고, 휴대폰으로 몸 안 확인한다 [사이언스샷]

미 MIT 연구진 사이언스에 발표

피부에 붙이는 초음파 스티커. 접착성 고분자 사이에 초음파를 전달하는 하이드로겔이 들어있다. 외부에서 초음파를 전달하면 하이드로겔을 통해 몸안으로 들어간다. 장기에서 반사된 초음파로 몸안 상태를 알 수 있다./MIT

피부에 붙이면 언제 어디서나 인체 내부를 볼 수 있는 초음파 스티커가 개발됐다. 근육은 물론 몸 속 장기의 움직임까지 실시간으로 진단할 수 있어 본격적인 원격 진료 시대를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다.

미국 매사추세츠공대(MIT)의 쉬안 허 교수 연구진은 29일 국제 학술지 ‘사이언스’에 “피부 부착형 초음파 스티커를 개발해 인체 장기를 48시간 동안 연속 관찰하는 데 성공했다”고 밝혔다.

연구진은 실험 참가자들이 운동을 하거나 음식을 먹을 때 심장과 위가 어떻게 변하는지 실시간으로 확인했다. 허 교수는 “‘입는(wearable·착용형) 의료 영상’ 시대에 온 것을 환영한다”고 말했다.

◇상처 치료 밴드 사이에 초음파 전송용 젤 삽입

초음파 영상은 인체 내부 장기를 안전하게 볼 수 있는 방법이다. 숙련된 의료진이 초음파 진단기를 피부에 대면 초음파가 장기로 향한다. 이때 장기에서 반사되는 초음파를 감지해 내부 형태를 알 수 있다. 초음파 검사 때 피부에 바르는 젤은 초음파를 몸 안으로 전달하는 역할을 한다.

연구진은 병원에서나 쓸 수 있는 초음파 영상 장치를 길이 2cm, 두께 3mm의 우표 크기 스티커로 축소시켰다. 스티커는 접착력이 있는 고분자 필름 사이에 초음파를 전달하는 고체 하이드로겔이 들어있는 형태다. 하이드로겔은 묵이나 젤리처럼 물을 함유해 말랑말랑한 물질이다. 하이드로겔 아래 위에는 미세 전극층이 붙어있다.

연구진은 실험 참가자 15명의 팔과 목, 가슴과 허리에 초음파 스티커를 붙이고 뛰거나 자건거를 타고, 역기를 들거나 음식을 먹고 주스를 마시는 등 다양한 활동을 하도록 했다. 실험 결과 스티커는 48시간 동안 인체 내부를 생생하게 보여줬다.

스티커는 주요 혈관은 물론, 운동을 할 때 심장이 수축하고 주스가 들어갔다가 빠져나가면서 위가 늘어났다가 줄어드는 모습도 보여줬다. 심지어 역기를 들 때 근육에 미세한 손상이 생긴 부위도 보여줘 부상이 언제 어디서 시작되는지 알 수 있는 길을 열었다.

◇가정에서 임신부 혼자 태아 초음파 검사 가능

이번 스티커는 초음파를 전달하는 전선과 연결돼 있어 아직 완전한 무선 영상 전송은 구현하지 못했다. 연구진은 무선 송수신과 인공지능(AI)으로 영상을 더 잘 확인할 수 있는 기술도 개발 중이다.

초음파 스티커를 피부에 붙이고 심장(위)과 위(아래)의 형태 변화를 확인한 영상들. 앉아 있을 때와 운동을 하고 난 뒤 심장 형태가 다른 것을 보여주며, 음료수가 찼다가 빠져나가며 위가 팽창, 수축하는 것도 알 수 있다./Science

기술이 완성되면 누구나 약국에서 초음파 스티커를 사서 몸에 붙이고 휴대폰으로 몸 안 상태를 확인할 수 있다고 연구진은 밝혔다. 장기 상태는 물론 암이나 임신부의 태아 검사도 가능하다. 이 영상은 병원에 있는 의료진에 전송돼 원격 진단도 받을 수 있다. 집에 격리된 코로나 감염자가 자신의 몸 상태를 확인할 수도 있다.

연구진은 무선 기술이 완성되지 않아도 지금도 병원에서 초음파 스티커가 유용할 것이라고 밝혔다. 병원에서 심장 박동을 실시간 확인하기 위해 가슴에 붙이는 스티커처럼 초음파 스티커도 입원 환자에게 붙이면 의료진이 진단기를 계속 몸에 댈 필요 없이 실시간 검사가 가능하다는 것이다.

이는 병원의 만성적인 인력 부족 문제를 해결할 수 있다. 초음파 진단 인력이 부족하자 검사장비를 몸에 고정하는 로봇 팔도 개발됐지만 젤이 흘러내리고 마르면 장기간 검사가 불가능하다는 단점이 있었다. 미국 텍사스대의 필립 탄 교수는 뉴사이언티스트지에 “초음파 스티커는 병원의 검사 인력 부족 문제를 해결할 수 있다”며 “이제 초음파 검사자도, 커다란 초음파 기계도 필요 없어질 것”이라고 말했다.