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빛과 카메라 결합한 신기술, 피부 깊은 조직의 혈류 측정 가능성 제시
알파경제
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폴란드 과학아카데미 물리화학연구소 연구진은 국제학술지 'Scientific Reports'에 발표한 연구에서 간섭계 기반 근적외선 분광법(iNIRS)과 카메라 검출 기술을 결합한 하이브리드 혈류 측정 시스템을 개발했다고 밝혔다.
기존 광학 혈류 측정법은 두피와 같은 표면 조직의 혈류 신호가 깊은 조직의 신호와 섞여 뇌혈류 변화를 정확하게 구분하기 어렵다는 한계가 있었다.
연구진은 약 780nm 파장의 근적외선을 조직에 조사하고, 산란된 빛이 검출기에 도달하는 시간과 적혈구 움직임에 따른 빛의 패턴 변화를 분석했다.
일반적으로 늦게 도달하는 빛은 조직 내부에서 더 긴 경로를 이동하기 때문에 깊은 조직의 혈류 정보를 상대적으로 많이 포함한다.
연구진은 기존 iNIRS의 시간 분해 능력과 카메라의 높은 광자 수집 효율을 결합해 혈류 신호의 깊이별 특성을 분석했다.
연구에는 33세와 43세의 건강한 남성 2명이 참여했다.
팔뚝 실험에서는 혈압 커프로 혈류를 일시적으로 차단한 뒤 해제했다. 그 결과 혈류 차단 시 광학 신호의 변화가 느려지고, 혈류 회복 시에는 빠르게 증가하는 양상이 관찰됐다.
특히 늦게 도달한 빛에서 혈류 회복에 따른 변화가 더 크게 나타나 깊은 조직에 대한 민감도가 높다는 사실을 확인했다.
이마 실험에서는 탄력 밴드로 두피 혈류를 제한했다. 이때 늦게 도달한 빛의 신호는 상대적으로 영향을 적게 받아 표면 혈류와 깊은 조직의 신호를 구분할 가능성을 보여줬다.
카메라 신호도 분석 조건을 조절하면 깊은 조직에 민감한 광학 신호와 유사한 혈류 반응을 재현할 수 있었다.
연구진은 이러한 기술이 향후 뇌졸중이나 두부외상 환자의 뇌혈류 감시, 말초조직의 혈액순환 평가 등에 활용될 가능성이 있다고 설명했다.
다만 이번 연구는 건강한 성인 2명을 대상으로 한 초기 기술검증 연구다. 특정 뇌 영역의 혈류를 직접 측정하거나 실제 환자에서 진단 정확도를 입증한 것은 아니다.
또한 카메라 자체가 빛의 도달 시간을 직접 구분한 것은 아니며, 기존 iNIRS 측정값을 기준으로 카메라 신호의 분석 조건을 설정했다.
연구진은 향후 측정 속도와 신호 처리 기술을 개선하고 다양한 파장의 빛을 활용해 혈류와 산소포화도를 함께 평가하는 휴대용 장치 개발을 추진할 계획이다.