실시간 뇌 혈류 측정기술 나왔다..."운동 중에도 측정"

폴란드 과학아카데미 연구팀 "크고 느린 MRI 대체 기대"

실험 지원자가 책을 읽는 동안 뇌 혈류 변화를 측정하고 있다. 폴란드 과학아카데미 제공 

뇌 혈류를 실시간으로 측정할 수 있는 진단기술이 개발됐다. 환자가 움직일 때 측정하기 어렵고 시간이 오래 걸리던 기존 자기공명영상(MRI) 등 진단기술과 달리 운동중에도 정확한 측정이 가능한 게 특징이다.

다위드 보리츠키 폴란드 과학아카데미 연구원 연구팀은 최신 뇌 진단 기술 '병렬 적외선 간섭 분광법(πNIRS)'에 대한 연구결과를 9일(현지시간) 국제학술지 '바이오메디컬 옵틱스 익스프레스'에 공개했다. 

혈류는 뇌 기능에 중요한 역할을 한다. 뇌 혈류에 문제가 생겨 뇌에 적절히 혈액이 공급되지 않으면 신경 세포가 사멸하고 뇌졸중 등 심각한 질환으로 이어진다.

뇌 혈류를 모니터링하기 위해 가장 널리 사용되는 진단기술은 MRI다. 고해상도 이미지를 제공하지만 영상을 얻는 데 시간이 오래 걸리고 검사 대상이 움직이면 영상 왜곡이 생길 수 있다. 

또 다른 뇌 혈류 측정 방법으로는 '간섭계 근적외선 분광법(iNIRS)'이 있다. 650~1000nm(나노미터·1nm는 10억분의 1m) 파장의 근적외선을 이용해 분석한다. 움직이는 상태에서 측정이 가능하지만 뇌 혈류 반응이 나타나기까지 1초 가량 소요돼 혈류 변화를 실시간으로 측정하기 어렵다는 단점이 있었다.  

연구팀은 iNIRS 기술을 보완하기 위해 '병렬 근적외선 간섭 분광법(πNIRS)'을 제시했다. iNIRS와의 가장 큰 차이는 다중모드 광섬유를 사용한 것이다. 전기 신호를 빛으로 변환시켜 정보를 전달하는 광섬유는 다중모드와 단일모드로 나뉘는데 다중모드는 여러 빛을 활용할 수 있어 빠르게 데이터를 얻을 수 있다. 연구진은 또 고속 2차원 카메라를 사용해 πNIRS에서 수집된 광 신호가 빠른 속도로 기록될 수 있는 기술도 적용했다. 

개발한 진단 기술의 성능을 확인하기 위해 39세의 테스트 지원자에게 낯선 글을 읽게 하고 전두엽 피질의 혈류 활성화를 모니터링한 결과 0.01초 만에 측정했다. 기존 iNIRS 방식에 비해 100분의 1로 줄어든 셈이다. 

다위드 보리츠키 연구원은 "비침습적이며 신속한 대뇌 혈류 측정 방식은 심각한 뇌 질환을 치료하는 데 도움이 될 것"이라며 "기존 MRI 등에 비해 진단 장비의 크기가 작아 다양한 의료기관에서 활용할 수 있을 것"이라고 밝혔다. 

[윤영혜 기자 yyh@donga.com]