바늘 찌르는 불편 없앤다…빛과 초음파로 갑상선암 진단

레이저로 갑상선 결절에 광음향 신호를 발생시키고 초음파 센서로 광음향 신호를 획득하는 모식도. 포스텍 제공.

갑상선에 혹이 발견되면 바늘로 찌르는 조직검사가 시행된다. 국내 연구팀이 조직검사 없이 빛과 초음파로 갑상선암을 판별하는 영상 시스템을 개발했다. 

포스텍은 김철홍 전자전기공학과·IT융합공학과·기계공학과·융합대학원 교수 연구팀이 임동준·이재경 서울성모병원 교수, 박별리 성균관대 교수팀과 함께 갑상선암 진단 광초음파 영상 시스템을 개발하고 연구결과를 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 발표했다고 23일 밝혔다. 

일반적으로 갑상선암 진단은 초음파 검사를 시행한 뒤 악성이 의심되는 결절(혹)이 발견되면 바늘을 이용해 조직을 채취하는 방식으로 진행된다. 초음파만으로는 양성과 악성을 구별하기 어려워 암이 아닐 때도 조직검사를 받는 경우가 많다. 

김철홍 교수 연구팀은 포스텍-가톨릭대 의생명공학연구원(포가연구원)의 지원으로 ‘광초음파 영상(PAI)’ 기술을 개발했다. 악성 결절은 대사 활동이 활발해 산소 포화도가 낮다는 점에 착안해 만든 기술이다. 적혈구에 레이저(빛)를 쬐었을 때 나오는 미세한 초음파 신호로 혈액 산소 포화도를 측정하고 악성 여부를 판별한다. 이 방법은 갑상선암의 다양한 유형을 판별하는 덴 한계가 있다.

연구팀은 새로운 진단 체계를 만들었다. 갑상선 유두암 환자 45명, 여포성 종양(갑상선 종양의 일종) 환자 32명, 양성 결절 환자 29명 등 총 106명의 광초음파 영상에서 산소포화도, 분포의 비대칭도, 스펙트럼 기울기 등 다양한 매개변수를 추출하고 머신러닝 기법으로 분석해 새로운 진단 체계인 ‘ATA-광음향’(ATAP) 점수를 고안했다. 

실험 결과 ATAP가 악성 결절을 찾아내는 민감도는 97%로 매우 높았다. 양성 결절을 검사 대상에서 제외하는 특이도는 38%로 기존 초음파 진단(17%)보다 2배 이상 높았다. 특이도가 향상됐다는 것은 불필요한 검사를 줄여 환자 부담을 줄이고 의료비 절감 효과를 낼 수 있다는 의미다. 

김철홍 교수는 “이번 연구는 광초음파와 초음파를 결합해 기존에는 진단이 어려웠던 여포성 종양까지 구분했다는 점에서 의미가 크다”고 말했다.

임동준 교수는 “초음파만으로는 양성과 여포성 종양을 구분하기 어려워 조직검사를 권하는 경우가 많았다”며 “이번 연구는 불필요한 검사를 줄이고 진단의 안전성을 높이는 데 기여할 것”이라고 설명했다. 

<참고 자료> 
doi.org/10.1126/sciadv.ady6173

(왼쪽부터) 김철홍 포스텍 교수, 안준호 통합과정생, 임동준·이재경 서울성모병원 교수, 박별리 성균관대 교수. 포스텍 제공.

[문세영 기자 moon09@donga.com]