심혈관 질환 진단을 위한 초고속/다기능 광간섭단층촬영 시스템 개발

Abstract

세계 주요사망원인중 하나로 심장 질환이 꼽히며 이 질환을 진단하기 위해서는 관상동맥 혈관벽을 잘 관찰하는 것이 중요하다. 혈관 내 광간섭단층촬영 시스템은 혈관벽을 3차원적으로 이미징이 가능하다. 하지만 파장가변레이저의 속도 및 스캐닝부의 속도가 빠르지 않아서 촘촘히 이미지 프레임을 얻기에 충분하지 않다. 또한 이미지 상에서 심장 박동에 의한 움직임을 피해 이미징 속도가 충분하지 않다. 한편 OCT는 혈관벽의 정확한 화학적 정보를 제공해주지 못하기 때문에 취약성 경화반(지질이 풍부하고 염증성이 있는 경화반)을 OCT 이미지로 구별하기는 쉽지 않다. 이러한 한계점을 극복하기 위해 본 연구에서는 고속/고해상도 OCT 이미징 시스템과 OCT/NIRF 융합 이미징 시스템을 개발하였다. 결과적으로 고속 OCT 이미징 시스템 내 스캐닝부의 속도는 350 RPS로 구현이 가능하였으며 살아있는 토끼 대동맥에 스텐트를 장착하여 이미징하였다. 이것은 촘촘한 혈관 종방향으로 이미징 간격(34 μm)을 제공하였고 이는 현재 상용 시스템보다 5배 빠른 속도이다. 또한 심장 박동에 의한 영향을 최소화하기 위해 심전도 트리거링 장치를 개발하고, 500 RPS의 빠른 속도의 스캐닝부를 구현하였다. 그 결과 살아있는 돼지 관상동맥에서 OCT 이미지(70mm 풀백, 0.7초)를 얻을 수 있었다. 3차원적 랜더링을 통해 관상동맥 혈관벽의 3차원 구조를 가시화하였고 장착된 스텐트의 미세 구조가 잘 보이는 것을 확인할 수 있었다. OCT/NIRF 융합 이미징 시스템을 검증하기 위해 살아있는 토끼 당뇨 모델을 이용하여 지질이 풍부하고 염증성이 있는 경화반을 잘 검출하는 것을 확인할 수 있었다. 또한 OCT/NIRF 이미지를 살아있는 돼지 당뇨 모델의 관상동맥 내에서도 이미지를 얻었고 OCT/NIRF 이미징 시스템으로 동맥경화반의 종류를 분류할 수 있음을 확인하였다.