▲ KRISS 초음파표준팀 김용태 책임연구원(좌)과 의료측정팀 도일 책임연구원(우)이 초음파 치료기기 성능평가를 진행하고 있다.

한국표준과학연구원(원장 박현민)이 초음파 치료기기의 안전성을 정확하게 평가할 수 있는 기술 개발에 성공해 치료효과 증대 및 부작용 저감에 기여할 것으로 전망된다.

한국표준과학연구원(KRISS)이 초음파 치료기기의 물질 내부 온도분포 정밀측정 기술개발에 성공해 안전성을 보다 정확히 평가할 수 있게 됐다고 20일 밝혔다.

집속 초음파 치료기기는 초음파를 인체 내부에 집속해 열과 기계적 에너지를 발생시켜 치료 효과를 얻는다. 종양 등에 높은 열을 가해 괴사시키는 수술적 치료나, 조직을 자극해 안면거상술, 복부지방 감소, 약물 전달 등에 사용한다.

치료 효과를 높이고 부작용을 최소화하기 위해서는 체내 원하는 목표지점에만 초음파를 집중시켜 온도를 높이고, 주위 조직은 온도상승을 최소화해야 한다. 초음파 치료기기의 성능과 안전성 평가를 위해서는 집속 초음파에 의한 위치별 온도변화 측정이 필수적이다.

현재는 온도계를 내부에 삽입해 온도분포를 측정하는 방법으로, 온도계에서 초음파 반사로 정확한 온도를 측정할 수 없다. 또한 초음파에 의해 발생한 열이 열전도도가 높은 온도계를 따라 전달되면서 온도분포에 왜곡이 발생한다.

이번 연구는 초음파의 진행에 영향을 주지 않으면서 물질 내부의 온도분포를 정확하게 측정할 수 있는 박막형 온도센서 어레이 기술로서, KRISS 의료측정팀, 초음파표준팀, 열역학온도팀 연구진이 협력해 개발했다.

연구진은 머리카락의 굵기보다 약 30배 이상 얇은 3마이크로미터 두께의 박막 위에 1mm 간격으로 총 100개의 온도센서 어레이를 집적했다. 이를 통해 온도계에 의한 초음파 반사를 해결하고, 초점 및 주변 영역의 정확한 온도분포를 측정할 수 있는 기술을 개발했다.

온도분포를 정밀측정하고 제어함으로써 치료기기의 적용대상 질환이 확대되고, 국내 초음파 의료기기 제조업체의 국제경쟁력이 강화될 것으로 기대된다.

KRISS 초음파표준팀 김용태 책임연구원은 “초음파 출력이 높아질수록 인체 부작용 최소화를 위한 정밀온도측정 기술은 더욱 중요해질 것이다. 국내 초음파 치료기기 제조업체와의 협력해 이번 기술이 의료기기 제조업체 뿐만 아니라 임상 현장에서도 사용될 수 있도록 노력할 계획”이라고 밝혔다.

의료측정팀 도일 책임연구원은 “안전하고 효과적인 의료기기 사용을 통해 의료서비스에 대한 국민 만족도가 향상될 것이다. 앞으로도 국민 건강과 안전을 위한 의료기기 성능 및 안전성 평가기술 개발 연구에 집중할 계획이다”라고 전했다.

한편, KRISS 주요사업, 범부처 전주기 의료기기 연구개발사업의 지원을 받아 수행된 이번 연구결과는 IEEE Sensors Journal지에 2021년 11월 게재됐다.