암을 진단하는 휴대용 장치 개발 중
피부 조직검사는 즐겁지 않다. 의사가 실험실 검사를 위해 작은 덩어리의 조직을 잘라내서 환자는 회복하는 데 몇 주가 걸릴 수 있는 아픈 상처를 입기 때문이다. 만약 조직검사로 조기에 암 치료를 받을 수 있게 된다면 그 정도 대가는 치를 만하다. 그러나 근년에는 공격적인 진단 노력으로 발견되는 암의 수보다 약 4배나 더 빠르게 조직검사의 수가 증가해서 이제는 발견하는 피부암 1건당 약 30개의 양성 병변을 발견하고 있다.

스티븐슨 공업 기술 연구소의 연구진은 불필요한 조직검사를 반으로 줄이고 피부과 의사와 여타 최전선 의사들이 실험실의 암 진단법에 버금가는 진단법에 쉽게 접근할 수 있게 해주는 저렴한 휴대용 기기를 현재 개발하고 있다. 동 연구소의 생체 전자기학 실험실 책임자인 네가르 타바솔리안은 이렇게 말했다. “우리가 조직검사를 없애려는 것이 아니다. 우리는 의사들에게 추가적인 도구를 제공해서 그들이 더 좋은 결정을 내리도록 도와주기를 원한다.”

피부에서 반사되는 광선의 차이점으로 피부암을 발견
이들 연구진의 기기는 환자의 피부를 검사하기 위해 - 공항의 보안 스캐너에서 사용하는 것과 같은 기술인 - 밀리미터파 영상 기법을 사용한다. 이전의 연구에서 타바솔리안과 그녀의 연구진은 이미 조직검사를 한 피부를 이용해서 이 기기가 암이 있는지를 탐지하는 연구를 해야만 했었다. 건강한 조직은 밀리미터파 광선을 암성 조직과는 다르게 반사하고 그래서 이론적으로는 피부에서 반사되는 광선의 차이점을 관찰해서 암을 찾아내는 것이 가능한 것이다. 이런 방법을 임상 현장에 적용하기 위해서 연구진은 다수의 상이한 안테나로 포착한 신호들을 단 1개의 극고주파 영상으로 융합하고, 잡음을 줄이고 심지어 가장 작은 점이나 결함의 고해상도 영상을 신속하게 포착하는 알고리듬을 사용했다.

아미르 미르베이크 박사의 주도하에 연구진은 자신들의 기술을 구현한 탁상용 기기를 사용해서 실제로 임상 방문 중인 환자 71명을 검사하고 자신들의 방법이 불과 1-2초 만에 양성 병변과 악성 변병을 정확하게 구분해낼 수 있는 것을 발견했다. 자신들의 기기를 사용해서 타바솔리안과 미르베이크는 악성 조직을 97%의 민감도와 98%의 특이도로 식별할 수가 있었다. 이런 비율은 병원에서 사용하는 최고 진단용 도구와 맞먹을 정도이다.

타바솔리안은 다음과 같이 말했다. “피부암을 발견해낼 수 있는 다른 첨단 영상 기술들도 있지만 그것들은 클리닉에서는 사용할 수 없는 크고 비싼 기계들이다. 우리는 핸드폰처럼 작고 사용하기 쉬워서 모든 사람이 첨단 진단법의 혜택을 받을 수 있는 저렴한 기기를 만들고 있다.” 이 연구진의 기술은 몇 초 만에 결과가 나오기 때문에 언젠가는 일상적인 검사에서 피부확대경 대신에 사용되어 거의 즉각적으로 엄청나게 정확한 결과를 얻을 수가 있을 것이다. 이는 의사들이 정확한 진단법을 일상적인 검사에 통합시키고 궁극적으로는 더 많은 환자를 치료할 수 있는 것을 의미한다고 타바솔리안은 덧붙여 말했다.

다른 많은 영상 방법과는 달리 밀리미터파 광선은 인간의 피부에 약 2mm를 해가 없이 침투하고 따라서 이 연구진의 영상 기술은 스캔한 병변들의 뚜렷한 3차원 지도를 제공해준다. 이 기기를 움직이는 알고리듬을 미래에 개선하면 병변의 가장자리의 지도 작성을 크게 개선해서 악성 병변에 대해 더 정확하고 덜 침습적인 조직검사를 가능하게 해줄 수 있을 것이다.

다음 단계는 이 진단 키트를 집적 회로에 탑재하는 것이다. 이는 기능을 갖춘 휴대용 밀리미터파 진단기기를 - 병원에서 사용하는 기존 진단 장비의 가격과는 비교할 수 없는 - 1개당 100불 정도로 저렴하게 생산될 수 있게 해줄 수 있는 조치이다. 연구진은 이미 자신들의 기술을 상업화하는 작업을 하고 있고 2년 안에 자신들의 기기를 임상의들의 손에 쥐여주게 될 것을 희망하고 있다.

타바솔리안은 다음과 같이 설명했다. “나아갈 길은 분명하고 무엇을 할 필요가 있는지를 우리는 알고 있다. 개념을 이렇게 입증한 후 우리는 우리 기술을 소형화하고 가격을 낮추고 출시를 할 필요가 있다.”

참조:
A. Mirbeik et al., "Real-time high-resolution millimeter-wave imaging for in-vivo skin cancer diagnosis" Scientific Reports, 2022; 12 (1) DOI: 10.1038/s41598-022-09047-6