KAIST, 2.3초 내 세포 수준 고해상도 망막 이미징 첫 구현

“망막질환 임상·연구 새로운 전기 기대”

넓은 영역에 걸친 3차원 전부분 세포수준 고해상도 망막 이미징. (KAIST 제공) /뉴스1

(대전ㆍ충남=뉴스1) 김태진 기자 = 국내 연구진이 2.3초 이내 한 번의 이미징으로 망막질환 임상 및 연구에 새로운 전기를 가져올 기술을 개발했다.

망막의 세포 수준 해상도 이미징 기술은 질병의 조기진단과 망막질환에 대한 이해를 높이기 위해 필수적이다.

한국과학기술원(KAIST)은 기계공학과·KI헬스사이언스연구소 오왕열 교수 연구팀이 세계 최초로 사람 망막의 넓은 영역에서 초점 위치뿐만 아니라 초점에서 벗어난 위치에서도 세포 수준 고해상도 이미징 기술을 개발했다고 3일 밝혔다.

망막은 안구의 렌즈를 통해 이미징해야 하기 때문에 안구 렌즈의 수차(예, 난시)로 인해 고해상도 이미징이 어렵다.

기존에는 적응광학 방법이 개발돼왔으나 복잡하고 가격이 비싼 추가의 광학 하드웨어가 필요할 뿐만 아니라 단일 초점면에서만 고해상도 영상을 얻을 수 있어 3차원 고해상도 이미지를 얻기 위해서는 초점 위치를 바꿔가며 여러 깊이에서 반복적으로 이미징을 수행해야만 했다.

이에 연구팀은 간단한 일반적인 광학계를 사용해 3차원 망막 영상을 한 번에 얻고 이 영상 데이터에 존재하는 수차와 초점에서 벗어난 부분에서 영상이 흐려지는 디포커싱 계산을 통해 제거하는 기술을 개발했다.

이와 함께 초고속 위상안정 3차원 광간섭 단층촬영(OCT) 시스템을 함께 개발해 전산적 수차 및 디포커싱 제거 기술의 실제 응용 현장에서의 유용성을 확보했다.

개발된 OCT 이미징 시스템은 기존 OCT 기술들의 위상 불안정 문제를 해결하면서도 현재 가장 빠른 상용 망막 OCT 시스템보다 20배 이상 빠른 이미징 속도를 제공, 3㎜ x 3㎜ 에 걸친 사람 망막의 3차원 영역을 세포 수준으로 촘촘하게 이미징한 위상안정 영상 데이터(약 100억 개의 3차원 화소로 구성)를 2.3초 만에 획득할 수 있다.

오왕열 KAIST 기계공학과 교수. /뉴스1

오왕열 교수는 “병원에서 사용되는 망막 OCT 시스템과 동일한 간단한 광학계를 사용하면서도 망막의 다양한 깊이 위치에 존재하는 망막 신경섬유층, 광수용세포층 등 여러 층의 미세구조를 모두 세포수준의 해상도로 보여줄 수 있다”며 “실제 망막질환 임상 및 연구 현장에서 매우 유용하게 사용될 것”이라고 말했다.

연구결과는 융합연구분야 국제학술지 ‘스몰(Small)’ 지난 3월호에 게재됐다.

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