초음파로 원하는 종양만 콕 집어 죽인다

KIST 바이오닉스연구센터

집속 초음파로 종양 조직을 괴사시키는 개념도. KIST 제공.

강력한 초음파를 이용하면 외과 수술 없이 암이나 종양 조직을 파괴할 수 있다. 자궁근종과 전립선비대증, 전립선암, 전이성 골종양 등의 치료 방법으로 임상에서 다양하게 활용중이다. 하지만 초음파에서 나오는 고열을 통해 조직을 태우는 방식이어서 원치 않는 종양 주변 조직까지 태울 수 있는 한계가 있다.

한국과학기술연구원(KIST)은 박기주 바이오닉스연구센터 선임연구원 연구팀은 초음파가 영향을 주는 범위를 예측하는 기술을 개발했다고 24일 밝혔다. 목표로 삼은 조직만을 안전하고 정밀하게 제거할 수 있는 가능성을 연 것으로 평가된다. 

연구팀은 지난해 기존 초음파보다 수십배 더 강력한 고강도 집속 초음파를 이용하면 열에 의한 신체 손상없이 종양을 깨끗하게 파괴할 수 있는 원리를 밝혀냈다. 열을 이용하는 대신 물리적으로 조직을 파괴하는 이 기술을 이용하면 강력한 초음파를 받은 조직에서 수증기 기포가 생기는데 이 기포의 운동에너지로 타깃으로 삼은 종양 조직을 물리적으로 파괴할 수 있다. 

그러나 타깃 조직뿐만 아니라 주변 조직에도 순차적으로 여러 미세 기포들이 동시다발적으로 생성돼 원치 않는 부위까지 파괴되는 한계가 있었다. 2차 미세 기포가 주변 조직을 파괴할 가능성이 있다는 점이 문제였다. 

연구팀은 후속연구를 통해 집속 초음파를 이용해 종양조직을 제거할 때 생기는 2차 미세 기포의 발생원리를 밝히기 위한 수학 모델을 개발했다. 또 초음파에 의해 생긴 1차 수증기 기포가 초음파에 미치는 영향을 연구했다. 그 결과 1차 수증기 기포가 집속 초음파와 간섭을 일으켜 2차 기포가 발생한다는 사실을 밝혀냈다. 

박기주 선임연구원은 “이번 연구는 집속 초음파로 종양 조직을 파괴할 때 미세기포들이 순차적으로 생성된다는 사실을 규명한 것으로 연구결과를 활용하면 기포의 발생 위치 및 파괴되는 종양 조직의 범위를 사전에 예측할 수 있다”며 “외과 수술 없이 종양조직만 물리적으로 파괴가 가능한 초정밀 집속 초음파 기술로 발전돼 임상에서 적용할 수 있기를 기대한다”고 말했다. 연구결과는 음향 분야 학술지인 ‘울트라소닉스 초음파화학’ 최신호에 게재됐다. 

[김민수 기자 reborn@donga.com]