[첨단 의용생체공학 기술 리뷰](1)초음파영상진단기

　질병을 예방하고 생명을 연장하는 꿈이 21세기 들어 점차 현실로 다가오면서 의료기기를 포함한 의용생체공학산업에 대한 관심이 증폭되고 있다. 이에 따라 미국·일본 등 선진국에서는 헬스케어·의료기기 산업에 대한 투자를 강화하는 등 큰 힘을 쏟고 있다. 의용생체공학산업의 핵심산물인 초음파영상진단기·인공장기·엑스선진단기 등의 기술동향을 집중 점검해 소개한다.편집자

　

　초음파영상진단기 기술은 아날로그 흑백 초음파영상진단기에서부터 시작해 디지털 컬러 초음파영상진단기를 거쳐 현재 실시간 동영상 3차원 초음파진단기(4D)에 이르는 등 비약적인 발전을 거듭하고 있다.

　특히 빔포머(beamformer)가 아날로그 방식에서 디지털 방식으로 전환함에 따라 초음파영상진단기의 영상 정확도와 임상 신뢰도는 획기적으로 개선돼 의료계의 핵심적인 진단영상 장비로 자리하고 있다.

　이는 빔포머가 프로브의 각 채널에서 얻어지는 초음파 반사(에코)신호들을 인체 특정 깊이에 초점을 맞춰 진단영상을 보여주는 역할을 하게 되는데 아날로그 방식은 반사신호를 한 곳에 모으는 시간이 20∼40㎱로 편차가 커 선명한 의료영상 구현이 어렵다.

　또 신호 지연시간에 대한 보상을 아날로그 소자인 딜레이 라인(delay line)을 사용, 원하지 않는 허상을 피할 수 없다. 특히 인체 한 부위의 초점위치를 제외한 나머지 부위에 대해선 수신 포커싱을 구현할 수 없는 것이 단점으로 꼽혀왔다.

　그러나 이같은 단점은 디지털 방식의 빔포머 개발로 해결이 가능해졌다. 초음파 에코신호 지연간격을 16.6㎱로 단축하고 오차특성을 제거한 것이다. 또 인체 깊이에 따라 자동으로 초점거리를 잴 수 있어 인체 내부 전 깊이에 대해 탁월한 초점성능을 보여주고 동영상에 가깝게 진단영상을 보여줄 수 있게 됐다.

　또한 초음파영상진단기의 운용체계가 PC환경으로 바뀌면서 기능도 대폭 향상되기 시작했다. 예컨대 PC기반의 초음파진단기 시스템 내에 사용되는 대용량 메모리를 활용, 소프트웨어가 창출할 수 있는 많은 기능을 갖게 된 것이다. 이에 따라 환자정보·날짜·시간·진단부위 등 환자에 대한 이력관리를 한층 쉽게 처리할 수 있게 됐다.

　특히 시스템 설계시 최신 기술조류인 소프트웨어화 기법을 도입함으로써 추후 발생할 수 있는 버전업·소프트웨어업그레이드·사후관리 등과 같은 일련의 작업들이 간단하게 이뤄지게 됐다.

　초음파영상진단기 기술은 3차원 기술의 등장으로 더욱 발전하게 됐다. 디지털 방식의 빔포밍 기술과 3차원 기술이 성공적으로 접목됨에 따라 3차원 초음파영상진단기는 가장 주목받고 있다. 세계 초음파진단기 시장 성장률이 5∼6% 수준에 머물고 있는 반면 3차원 초음파진단기 시장은 20% 이상으로 추산된다.

　물론 3차원 초음파진단기의 태동 및 확산은 의료벤처기업 메디슨이 있었기에 가능했다는 사실은 두말할 필요가 없다.

　현재 3차원 초음파영상진단기는 장비에 내장된 형태와 분리된 외부장치 형태로 분류된다. 이 중 내장형 3차원 초음파영상진단기는 3차원 데이터 획득시간이 빠르고 정확한 영상정보를 이용할 수 있어 관심을 모은다.

　특히 진단중에 발생되는 회전·영상확대·단면보기 등 다양한 의료영상을 실시간으로 보여줘 영상의 임상적 유용성을 높여주는 매직컷(MgiCut)과 보컬(VOCAL) 등 응용기술이 새롭게 부각되고 있다. 매직컷은 렌더링된 결과에서 사용자가 진단하는 데 있어 불필요한 영역을 임의로 없앨 수 있는 기능이다. 보컬기능은 장기(organ) 또는 종양의 체적을 자동 또는 수동으로 측정하는 기술이다.

　전문가들은 “초음파영상진단기 산업이 80∼90년대 디지털 초음파진단기 탄생으로 ‘제1의 혁명기’을 거쳤다면 21세기엔 3차원 초음파영상진단기 등장으로 ‘제2의 혁명기’를 맞이하면서 질병 조기예방에 크게 기여하게 될 것”이라고 말했다.

　<안수민기자 smahn@etnews.co.kr>