연구요약
본 연구는 기존 공초점 현미경(confocal microscopy)이 가지고 있는 태생적 한계인 낮은 영상 깊이 문제를 해결할 수 있는 원천기술 개발로, 초음파를 이용해 영상 해상도 저하 없이 공초점 현미경의 영상 깊이를 증가시킬 수 있는 기술 개발을 목표로 하고 있다. 공초점 현미경은 생체조직에 광을 집속하여 조사한 후 반사되어 온 광 신호를 이용해 세포와 같은 미세조직의 고해상도, 고대조도 영상을 획득하는 기기이며, 현재 암, 뇌조직 영상 등 생명과학 연구와 질병진단에서 3차원 고해상도 영상기법으로 가장 널리 사용되고 있다. 그러나 공초점 현미경이 제공할 수 있는 고해상도, 고대조도 영상은 조사한 광이 집속되는 깊이에서만 가능하나, 생체조직에서의 광산란(optical scattering)으로 인해 광 집속이 가능한 깊이는 수백 마이크로미터로 매우 낮아 심부 조직 영상화가 어렵다는 문제가 있다. 이러한 공초점 현미경의 한계를 극복하고자 본 연구에서는 초음파 에너지를 이용해 광이 진행하는 매질에서의 광산란이 최소화되도록 매질의 특성을 일시적으로 바꿈으로써 광 투과 깊이를 증가시킬 수 있는 기술을 개발하고, 이를 이용해 심부조직 영상이 가능한 공초점 현미경을 구현한다.

<(a)제안한 초음파 에너지 융합 공초점 형광 현미경 개념도와 (b)샘플 깊이 1 mm에서 예상되는 해상도 증대 효과>

기대효과
제안 기술을 이용하여 낮은 영상 깊이 때문에 한계가 있었던 공초점 현미경의 응용분야를 획기적으로 넓힐 수 있을 뿐만 아니라, 낮은 광집속 깊이로 인해 그 쓰임새에 한계가 있었던 기존 광학 영상 및 치료기술에 제안 기술을 적용함으로써 그 응용분야를 확대할 수 있다. 특히 제안 기술이 적용된 광 기반 영상 및 치료기기는 현재 임상의 미충족 수요(unmet needs)를 만족시킬 수 있어, 이러한 기기를 상용화 할 경우 해외 기술선도 기업들이 대부분 차지하고 있는 기존 광학영상 시장으로의 용이한 진입과 점유율 확대가 가능할 뿐만 아니라 신시장 창출과 더불어 전 세계의 관련 산업을 선도할 수 있을 것으로 기대된다.