안구 질환 조기에 찾는다… 망막 3D 영상 초고해상도 촬영 기술 나와

오왕렬 KAIST 기계공학과 교수 연구진

KAIST 연구진이 안구의 가장 안쪽에 있는 망막을 3차원(3D) 초고해상도로 촬영할 수 있는 기술을 개발했다. 사진은 연구진이 개발한 장치로 망막을 촬영한 3D 영상. /KAIST

사람의 망막을 단일 세포 수준에서 영상으로 담을 수 있는 기술이 개발됐다. 안구 질환의 조기 진단과 연구에 활용될 전망이다.

오왕열 한국과학기술원(KAIST) 기계공학과 교수가 이끄는 연구진은 초점을 벗어난 영상을 보정해 초고해상도 망막 영상을 빠르게 촬영할 수 있는 기술을 개발했다고 3일 밝혔다.

망막은 눈에 있는 신경 세포가 모여 있는 곳으로 해부학적으로는 안구의 가장 안쪽에 자리하고 있다. 안구를 통해 들어온 빛은 망막의 신경 세포를 자극하고, 이 신호가 뇌로 이어져 시각 기능을 한다. 안구 질환을 조기진단해야 하려면 망막을 자세히 들여다 볼 수 있는 영상 기술이 필요하지만, 망막에 닿는 빛은 사람에 따라 다르게 굴절돼 고해상도로 구현하기 어려운 상황이다.

이런 문제를 해결하기 위해 빛의 굴절을 보정하는 ‘적응광학’ 방식이 개발돼 있지만, 방법이 복잡하고 가격이 비싸다는 단점이 있다. 단일 초점면에서만 고해상도 영상을 얻을 수 있어 3차원(3D) 고해상도 영상을 얻기 위해서는 초점 위치를 바꿔가면서 반복적으로 촬영해야 한다.

KAIST 연구진은 초점면을 벗어나 흐려진 영상을 보정해 선명하게 만드는 기술을 활용해 일반적인 장치로도 3D 망막 영상을 고해상도로 만드는 기술을 개발했다. 이번에 개발된 장치는 기존 망막 영상 장치보다 영상 촬영 속도가 20배 이상 빠른 것으로 나타났다. 또 약 9㎟ 면적의 사람 망막을 촬영했을 때 2.3초 만에 약 100억개의 3D 화소로 구성된 영상을 얻어 초고해상도 영상을 얻을 수 있었다.

오왕열 교수는 “현재 병원에서 사용되는 망막 촬영 장치를 사용하면서도, 망막의 다양한 깊이에도 여러 층의 미세구조를 모두 세포수준의 해상도로 보여줄 수 있었다”며 “넓은 3D 영역을 고해상도로 이미징하려면 영상 데이터의 양이 많아지는 만큼 초고속으로 영상 데이터를 얻을 수 있는 기술은 필수적”이라고 말했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘스몰’에 지난 1월 15일 소개됐다.

참고자료

Small, DOI: https://doi.org/10.1002/smll.202203357

이번 연구에 참여한 연구진. 왼쪽부터 오왕렬 KAIST 기계공학과 교수, 이병권 박사 후 연구원. /KAIST

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