[충청뉴스 이성현 기자] 국내 연구진이 주사 바늘보다 얇은 3D 내시경을 개발했다.
기초과학연구원(IBS)은 분자 분광학 및 동력학 연구단 최원식 부연구단장과 고려대 연구팀이 주사 바늘보다 가는 두께의 내시경 기술을 개발했다고 2일 밝혔다.
또한 이를 통해 박테리아보다 작은 생체 구조의 입체이미지를 얻는 데 성공했다.
내시경은 좁은 공간 안의 물체나 인체 내부의 영상을 획득하기 위해 만들어진 영상장비다. 일반적으로 내시경은 관찰하고자 하는 물체 내부에 가느다란 영상장비를 삽입하여 신호를 받아들이는데 끝단(프로브)에 카메라를 부착해 직접 관찰하거나, 빛을 이용해 정보를 전달하는 광섬유로 이미지를 얻는다.
기존의 광섬유 내시경은 개별 광섬유의 코어(광섬유 속에서 빛을 통하게 하는 물질)간에 생기는 빈 공간 때문에 선명한 이미지를 얻기 어려웠다.
이와 함께 광섬유 다발 끝에서 생기는 자체 반사가 원하는 신호만 관찰하는 것을 방해해서 반사율이 낮은 생물 구조를 관찰하기 힘들게 했다. 관찰을 위해서는 형광 염색을 해야 하지만, 인체에 적용하기에는 한계가 있었다.
연구진은 광섬유 다발 말단 부분에 렌즈나 어떠한 장비도 부착하지 않고도 고해상도로 관찰 가능한 아주 얇은 내시경을 개발해 기존 광섬유 내시경의 한계를 극복했다.
연구진은 광섬유 다발 중 하나의 광섬유에 빛을 집속시켜 광섬유에서 일정 거리 떨어져 있는 물체를 조명했다. 물체에서 반사된 빛은 여러 개의 다른 광섬유를 통해 물체에 대한 정보를 전달한다. 이때 얻은 반사 홀로그래피 이미지를 측정하고 각 코어마다 발생되는 왜곡을 보정해 고해상도 이미지를 얻었다.
개발한 내시경은 광섬유 말단에 어떠한 장비도 부착하지 않아 내시경 프로브의 지름이 350μm(마이크로미터)로 매우 얇다. 이는 피부에 놓는 주사 바늘(약 500μm)보다도 가늘다.
연구진은 이를 이용해 쥐의 융털(소장 안에 있는 구조물)과 같이 반사도가 매우 낮아 관찰하기가 어려운 생물 샘플에서도 형광 염색 없이 이미지 정보를 얻었다.
특히 이번에 개발한 내시경은 일반적인 광섬유 다발 내시경으로 할 수 없는 현미경급의 고해상도 이미지 촬영이 가능하다. 물체 간 거리가 850nm(나노미터)정도 떨어져있는 것도 구분할 수 있을 정도다.
측정한 홀로그래피 정보를 보정해 다중 깊이의 3D 이미지를 복원할 수도 있는데 물체 간 깊이가 14μm정도 떨어져있는 것도 구분할 수 있다.
최원식 부연구단장은 “기존의 내시경으로 접근하기 어려웠던 폐나 모세혈관, 나아가 뇌 신경계까지 최소한의 피부 절개로 질병을 조기 진단할 수 있는 가능성을 열었다”고 설명했다.
