국내 연구진이 강력한 집속초음파를 이용해 외과적 수술 없이 몸 안의 종양 등을 제거하는 치료를 할 때 표적 주변의 조직까지 파괴되는 문제가 발생하는 원인을 밝혀냈다.

 한국과학기술연구원(KIST)은 24일 바이오닉스연구센터 박기주 박사팀이 집속초음파를 이용해 종양 조직을 제거할 때 표적 주변의 조직까지 파괴하는 2차 미세기포가 발생하는 원리를 규명, 수술 정확도를 높일 수 있는 기반을 마련했다고 밝혔다.

 박 박사팀은 지난해 기존 초음파 기술보다 수십 배 더 강력한 수십 메가파스칼(MPa)의 음향 압력 세기를 갖는 초음파, 즉 고강도 집속초음파를 이용해 열에 의한 신체 손상 없이 칼로 자른 듯 종양을 깨끗하게 파괴할 수 있는 원리를 밝혀낸 바 있다.

 강력한 초음파를 받은 목표 지점에서는 수증기 기포가 생겨나는데, 이 1차 기포의 운동에너지에 의해 목표한 종양 조직이 물리적으로 파괴된다. 하지만 목표 지점뿐 아니라 주변에서도 원인을 알 수 없는 2차 미세 기포가 생성돼 원치 않는 부위까지 파괴되는 현상이 나타났다.

 연구팀은 이번 연구에서 1차 수증기 기포에 의해 전방위로 산란한 초음파와 지속해서 입사되는 집속초음파 사이의 간섭으로 2차 미세 기포가 발생하고, 이 미세 기포가 목표 지점 주변 조직들을 파괴한다는 사실을 밝혀냈다.

연구팀은 이 연구는 2차 미세 기포 생성 원리를 설명하는 것뿐만 아니라 그 범위를 예측해 더 안전하게 표적 조직만을 정밀하게 제거 할 수 있는 가능성을 제시한 것이라고 밝혔다.

박기주 박사는 "초음파 초점에서 수증기 기포 발생 후 초음파 산란효과에 의해 미세 기포들이 순차적으로 생성된다는 것을 밝혀냈다"며 "초음파 기술이 외과적인 수술 없이 종양조직만 물리적으로 파쇄할 수 있는 초정밀 집속초음파 수술 기술로 발전돼 향후 임상에 적용되길 기대한다"고 말했다.

이 연구 결과는 음향분야 국제학술지 '초음파학 음향화학'(Ultrasonics Sonochemistry) 최신호에 게재됐다.