초음파 에너지를 신체 환부에 모아 고열을 발생시키면 외과적 수술 없이 조직을 태워 괴사시킬 수 있다. 현재 이러한 방법은 자궁근종, 전립선비대증, 전립선암, 전이성 골종양 등에서 종양을 열로 파괴하는 치료 방법으로 임상에서 다양하게 사용되고 있다. 하지만, 고열로 조직을 태우다보니 열확산 현상에 의해 종양 주변 조직까지도 태울 수 있다는 문제가 있었으나 이를 해결할 실마리를 찾았다는 연구결과가 나왔다.

한국과학기술원(KIST) 바이오닉스연구센터 박기주 박사팀은 작년에 기존 초음파 기술보다 수십 배 강력한 고강도 집속초음파를 이용하면 칼로 자른 듯 종양을 깨끗하게 파괴할 수 있다는 연구결과를 내놓은 바 있다.

열을 이용하지 않고 물리적으로 조직을 파괴하는 이 기술에서 강력한 초음파를 받은 환부에는 수증기 기포가 생겨난다. 발생되는 1차 기포의 운동에너지에 의해서 목표한 종양 조직을 물리적으로 파괴할 수 있다. 하지만, 그 주변에서도 순차적으로 여러 미세 기포들이 동시 다발적으로 생성돼 원치 않는 부위까지 파괴될 수 있어 이들의 생성 원인을 파악하고 발생 위치를 정확히 예측해야만 했다.

연구팀은 후속연구를 통해 집속초음파를 이용해 종양조직을 제거할 때 생성되는 2차 미세 기포 발생 원리를 밝히기 위해 수학 모델을 개발하고, 초음파로 인해 생긴 1차 수증기 기포가 초음파 진행에 미치는 영향을 연구했다.

그 결과, 수증기 기포에 의해서 전방위로 퍼져나가는 초음파와 지속적으로 입사되는 집속초음파의 간섭이 그 원인이고 간섭되는 범위에서 2차 기포가 발생한다는 사실을 밝혀냈다. 초고속카메라를 이용해 촬영한 결과와 비교했을 때, 초음파가 간섭되는 범위와 2차 미세기포가 실제 생성되는 위치가 일치하는 것을 확인했다.

이번 연구 결과는 2차 미세 기포 생성 원리 규명 뿐 아니라 범위를 예측할 수 있게 됨으로써 보다 안전하게 목표 조직만을 정밀하게 제거할 수 있는 가능성을 보여줬다.

박기주 박사는 "이번 연구는 초음파 초점에서 수증기 기포 발생 후에 초음파 산란효과에 의해서 미세 기포들이 순차적으로 생성된다는 것을 규명한 것"이라며, "개발된 수학 모델을 이용하면 기포 발생 위치와 파괴되는 종양 조직 범위를 사전에 예측하는 것이 가능할 전망"이라고 밝혔다.

이어 "개발하고 있는 초음파 기술이 외과적인 수술 없이 종양 조직만의 물리적 파쇄가 가능한 초정밀 집속초음파 수술 기술로 발전돼 향후 임상에서 적용되길 기대한다"고 덧붙였다.

한편, 이번 연구결과는 음향(Acoustics) 분야 권위지인 'Ultrasonics Sonochemistry' 최신호에 게제됐다.

차진희 기자 postmoneynews@gmail.com