차세대 진단 기술이 국내 연구진에 의해 개발돼 의료기기 상용화 기대감을 높이고 있다.

19일 업계에 따르면 국내 연구진이 혈액 엑소좀으로 폐질환 조기 진단, 주삿바늘 통한 뇌질환 진단, 체액기반 비침습 암 진단 기술 등을 개발하는데 성공했다.

한국전자통신연구원(ETRI) 정일권 콘텐츠연구본부장은 최근 액티브디앤씨, 강원대학교와 함께 혼자서도 폐 질환 여부를 측정할 수 있는 다중감각 인식 정보를 통해 복합적인 폐 정보를 분석, 다양한 양상으로 표현되는 폐 질환을 동시에 선별할 수 있는 기술을 개발했다.

연구진은 기존 폐 질환 진단에 개별적으로 쓰이고 있던 호기산화질소 측정 장치, 폐활량 측정 장치 및 폐음 청진기 장치를 단일 다중감각 인식 장치로 통합했다.

이 장치는 폐의 상태에 대한 정보를 복합적으로 획득한 후 이를 인공지능 기술을 통해 다중감각 측정 정보와 상호 연관시켜 다각적으로 분석해 다양한 종류의 폐 질환을 동시에 선별할 수 있다.

연구진은 어려운 폐질환 검사를 사용자의 상태에 적응하는 측정 인터페이스를 통해 자가측정이 가능할 만큼 친숙한 몰입형 폐질환 스크리닝 콘텐츠로 만들었다.

ETRI는 폐질환 조기 선별 장치의 핵심이 △호기 가스 검출 및 분석 기술 △청진 측정 및 폐음 이상 인식 기술 △폐질환 자가측정 모바일 콘텐츠 기술 △다중감각 폐질환 선별 기술 등이라고 설명했다.

연구진은 세계 최초로 폐 안에 들어있는 호기를 뽑아내는 폐포 호흡 샘플링 기술과 최소 감지한계 5ppb의 초저농도 산화질소(NO) 감지 기술을 확보, 폐질환 초기에 나타나는 미세한 호기 성분 차이를 분석할 수 있게 했다.

신체 특성에 따라 예상되는 최대 호흡량이 가변적으로 조절되는 폐활량 측정 기술로 호기와 폐기능의 정보를 연동 분석해 정확한 폐질환 선별이 가능하다.

ETRI는 액티브디앤씨를 통해 기술이전 및 상용화 전 시제품을 개발하고 임상실험을 거쳐 의료기기 등록·사업화를 진행해 전국 노인돌봄센터, 요양원, 주민센터 등 다중이용시설에 보급할 계획이다.

단국대병원 재활의학과 현정근 교수는 최근 서울대학교 강승균 교수, 유니스트 김주영 교수팀과 함께 주삿바늘을 통해 전자 텐트를 최소 침습적으로 삽입해 뇌질환을 진단할 수 있는 '생분해성 전자 텐트 기술'을 개발했다.

기존에 뇌전증을 진단하기 위해서는 두개골을 넓게 제거하고 전극을 삽입하는 위험한 수술이 불가피했다.

이에 따라 뇌출혈, 뇌감염, 뇌척수액 누출 등 심각한 부작용이 발생하거나 수술 후 신경성 고혈압 등의 합병증이 우려되기도 했다.

이번 연구진이 개발한 '생분해성 전자 텐트'는 이러한 위험을 최소화하고 비침습적으로 뇌질환을 진단하는 방법을 제공한다.

연구팀은 주사기의 작은 구멍을 통해 주입된 전자 텐트의 경우 뇌 내에서 대면적으로 펼쳐져 전체 뇌를 덮게 되며 이 소자는 진단이 끝난 후 자연스럽게 분해되며 사라지기에 장기적으로 신체에 남아 있는 의료기기의 부작용을 최소화할 수 있으며 특히 난치성 뇌전증의 진단에 큰 변화를 가져올 것으로 기대했다.

한국재료연구원(KIMS) 바이오·헬스재료연구본부 정호상 박사팀은 최근 체액 내 암 대사체(세포가 소비한 물질대사의 산물)의 광신호를 증폭하고 이를 인공지능으로 분석해 암을 진단하는 센서 소재를 개발했다.

이 기술은 기존의 혈액 채취나 조직검사와 같은 침습적 방식이 아닌, 체액으로부터 암 환자의 대사산물 및 변화량을 고감도로 신속히 검출해 암을 진단하는 비침습적 기술이다.

연구팀은 삼성서울병원 정병호 교수팀과 폐암 환자의 침을 수집해 암 병기(stage, 진단 단계)를 구분하는 기술을 완성했다.

폐암 환자의 경우 정상인과 다른 휘발성 유기화합물이 침에 녹아들어 폐암 대사산물로 존재한다.

연구팀은 이를 종이 기반의 센서를 통해 검출해 정상인과 폐암 환자를 구분하고, 폐암 병기도 인공지능으로 구분했다.

연구팀은 라만신호(광학신호)를 1억배 이상 증폭하는 플라즈모닉 소재를 통해 체액 내 대사산물의 신호를 고감도로 검출하는 데 성공했다.

이어 인공지능 분석과 수학적 모델링 계산을 통해 바이오마커(질병 진단에 활용할 수 있는 표지자)를 제안하고 진단에 활용하게 했다.

연구팀은 먼저 대장내시경 케이블에 점액 내 분자의 라만신호를 증폭하는 플라즈모닉 바늘을 삽입했다.

대장내시경 케이블 끝에 달린 카메라가 종양 위치를 찾으면 플라즈모닉 바늘 표면에 점액을 묻힌다.

이런 방식으로 점액 성분을 분석해 대장암을 진단하는 데 성공했다는 게 연구팀 설명이다.

연구팀은 지난해에는 소변을 이용한 암 진단 기술을 개발한 바 있다. 올해는 소변에서 여러 암의 보유 여부를 한꺼번에 알아내는 수준까지 기술을 고도화했다.

정호상 박사는 이 기술의 경우 암 진단뿐만 아니라 진단법이 잘 알려지지 않은 시냅스 질환(파킨슨병·뇌전증 등) 등에도 확장할 수 있을 것으로 기대했다.