현대 의학의 발전과 초음파
현대의 의학 기술은 과거에 비해서 정말 많이 발전했다. 의술의 발전은 과거보다 수많은 사람들의 목숨을 살렸으며, 사람들은 정기적인 건강검진을 통해서 몸에 나타나는 병들을 대비하고, 빠르게 치료할 수 있게 되었다. 과학의 발전 역시 의학의 발전에 큰 영향을 주었다고 볼 수 있는데, 수많은 기술들 중 초음파에 초점을 맞추어 이야기 해 보려고 한다. 의료영상기기는 몸 속을 찍는 사진기로, 인체 내부를 직접 들어다 보지 않아도 인간의 몸 속을 영상화할 수 있다. 초음파를 활용한 의료영상기기의 경우에 환자의 피부에 젤을 바른 후, 초음파를 체내에 보낸 후 반사된 신호를 통해 인체 내부를 볼 수 있게 해준다. 대표적으로, 산부인과에서 태아가 잘 자라는지 확인하기 위해서 초음파 의료기기를 사용한다.
몸 내부를 볼 수 있는 스티커
그러나 초음파 의료기기를 사용하려면 병원에 방문하여 검사를 진행해야 한다. 또 의료영상기기의 높은 가격과, 사용방법 등을 고려하면 보통 사람들이 평소에 사용하기에는 무리가 있다. 그런데 의료영상기기가 아니라 그냥 피부에 붙이는 스티커를 통해서 실시간으로 피부 내부의 장기 조직들을 볼 수 있게 한다고 하면 믿을 수 있는가? 지금부터 MIT에서 개발한 의료 도구, 초음파 스티커에 대해서 알아보도록 하겠다.
부착하는 스티커를 활용해서 깔끔한 이미지를 얻기 위해서는 스티커가 피부에 잘 접착이 되어 있어야 한다. 연구진은 이를 위해서 스티커의 층을 어떻게 배열할 지 연구를 통해서 다음과 같은 스티커를 제작했다. 먼저, 스티커의 맨 위층에는 초음파 탐지기가 있다. 그리고 병원에서 초음파 기기를 사용할 때 사용하는 젤을 스티커에 2개의 고분자 필름 사이에 초음파를 전달하는 고체 하이드로겔이 들어있는 형태로 스티커에 적용이 가능하도록 구현해냈다.
연구진은 개발한 스티커를 실험에 참가한 참가자들의 신체에 붙여, 다양한 활동을 하게 하고, 인체 내부를 관찰했다. 이 초음파 스티커는 48시간 동안, 인체 내부를 영상화하는 데에 성공했다. 몸 내부의 동맥과 정맥, 음식을 섭취할 때 위의 수축 여부, 운동을 할 때 근육의 손상 부위까지 파악이 가능했다.
초음파 스티커의 여러 장점
초음파 스티커의 장점은 정말 많다고 생각이 된다.
먼저, 기존의 초음파 의료영상기기와 비교해서 편리성이 크게 증가했다고 볼 수 있다. 초음파 의료영상기기의 경우에는 보통 의사가 환자의 몸에 젤을 바르고 직접 기기를 사용하는 방식으로 사용한다. 그러나 초음파 스티커를 사용하게 되면 의료진이 굳이 젤을 바르거나, 기기를 사용할 필요가 없이 스티커를 통해서 전송이 되는 영상을 바탕으로 환자의 상태를 파악할 수 있게 된다. 또한, 몸에 바르는 젤의 경우에는 수분이 증발하게 될 경우에 다시 젤을 발라 사용해야 한다. 그러나, 이 스티커는 48시간 동안 붙이기만 해놓으면 영상 전송이 가능하다. 한마디로 의료진이 환자의 몸 상태에 더 집중할 수 있는 상황이 만들어 진다고 볼 수 있다.
또, 이전과 비교해서 가장 큰 장점 중 하나는 연속성이라고 생각이 된다. 48시간 동안 부착을 통해서 환자의 내부를 볼 수 있기에 의사나 환자 둘다 부담없이 연속적으로 더 장시간 환자의 몸 상태를 관리할 수 있게 된다. 한마디로, 환자의 시시각각 변하는 몸의 내부에 발빠르게 맞춰 대응이 좀 더 쉬워진다는 것이다.
마지막으로 가장 중요한 장점은 가격이라고 생각이 된다. 대부분의 의료기기들은 가격이 비싸며, 공간을 차지하는 부피가 크고, 기기를 다룰 인력이 필요하다. 한마디로, 의료기기를 구매하고 사용하는 데까지 정말 많은 자원이 소비가 된다고 볼 수 있다. 그러나 초음파 스티커의 가격은 약 100 달러 정도로 상당히 저렴한 편에 속하며, 인력 등 상대적으로 적은 자원이 사용된다고 볼 수 있다.
초음파 스티커의 사용
앞서 말한 장점들을 보면 초음파 스티커는 사람들이 좀 더 쉽게 몸 속 내부를 들여다 볼 수 있게 해줄 것으로 예측된다. 예를 들면, 사람의 심장 위치에 스티커를 붙여 심장의 움직임을 추적함과 동시에 심장 관련 질환들에 대해 사전에 예측이 가능해질 것이며, 코로나 환자에게 붙이게 되면 코로나 환자의 호흡기에 나타나는 문제들에 대해서도 대응이 가능해진다. 또한, 원격으로 영상 전송이 가능하기에 더 넓은 범위에서, 더 자주 사용될 수 있을 것으로 생각된다.
초음파 스티커의 미래
초음파 스티커는 기술의 발전의 좋은 예를 보여주고 있다고 생각한다. 정말 많은 사람들에게 필요한 기술을 개발함과 동시에, 최대한 많은 사람들이 쉽게 쓸 수 있도록 낮은 가격으로 생산하려는 시도는 정말 좋은 시도라고 생각된다. 현재도 정말 엄청나게 대단한 기술들이 개발되고 있다. 그러나 이러한 기술들이 개발되는 과정도 힘들고 어렵지만, 우리 일상에 적용하기 위해서의 과정이 때로는 더 힘들 때도 있다. 그러한 과정을 한 단계씩 해결해 나가고 있는 초음파 스티커를 개발한 연구진이 정말 대단하다고 생각하며, 앞으로도 지속적으로 관심을 가지고 미래에 내가 병원이나 약국에 가 구매해서 사용하게 될 날까지 기다리겠다.
김보겸 | Physics & Earth Sci. | 지식더하기
참고자료
[1] Chonghe wang et al(2022) “Bioadhesive ultrasound for long-term continuous imaging of diverse organs”, Science, (DOI: 10.1126/science.abo2542)
[2] https://www.youtube.com/watch?v=9UaoLdf5EgM
[3] https://www.chosun.com/economy/science/2022/07/29/ZK3YD627GZDXXEBWWAOHKPXF4Y/
[4] https://news.mit.edu/2022/ultrasound-stickers-0728
첨부 이미지 출처
[1] https://m.dongascience.com/news.php?idx=18002
[2] https://news.mit.edu/2022/ultrasound-stickers-0728(Image:Felice Frankel)
[3] Chonghe wang et al(2022) “Bioadhesive ultrasound for long-term continuous imaging of diverse organs”, Science, (DOI: 10.1126/science.abo2542)
[4] Chonghe wang et al(2022) “Bioadhesive ultrasound for long-term continuous imaging of diverse organs”, Science, (DOI: 10.1126/science.abo2542)
[5] Chonghe wang et al(2022) “Bioadhesive ultrasound for long-term continuous imaging of diverse organs”, Science, (DOI: 10.1126/science.abo2542)
