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광음향 현미경(PAM), 광음향 단층촬영기(PACT), 광음향 내시경(PAE)으로 구성되는 PAT 기기는 광음향 효과를 활용하는 비침습 영상의료장비로 2013년 7,490만달러의 시장을 형성하고 있다. 그동안은 연구용이나 동물실험용 전임상 기기로 쓰였지만 이르면 올해 중 최초의 임상시험 통과 제품이 나오면서 의료기기로서의 시장이 본격 개화될 것이라는 게 KISTI의 분석이다. 관련 시장도 2013년 이후 연평균 20%의 고도성장을 구가하며 오는 2016년 1억2,000만달러 규모로 확대될 것으로 전망된다.
PAT 기기의 최대 강점은 광(光) 기반 의료기기임에도 불구하고 이미징할 수 있는 생체의 깊이를 초음파 수준으로 확장시킬 수 있다는 것이다. 또한 생체 내 평면구조가 아닌 3D 이미지를 제공하며 생체 기능, 신진대사, 유전자 및 생체분자의 영상까지 확보할 수 있다.
김유일 KISTI 산업시장분석실 박사는 "광학영상 진단장비는 조기진단이 가능한 반면 몸속 깊은 곳의 영상을 얻지 못하고 초음파 영상진단장비는 깊은 부위의 영상을 얻을 수 있지만 정밀도가 떨어진다"며 "광음향 기술은 이런 두 장비의 장점을 유지하고 단점은 보완해줄 기능적 우수성을 지닌다"고 설명했다.
이에 따라 PAT 기기는 현재 미국과 캐나다를 중심으로 신생아의 뇌, 전립선암, 유방암, 관절염, 아테롬성 동맥경화 등의 진단장비로서 개발이 이뤄지고 있다. 가장 주목받는 분야는 암과 동맥경화의 진단. 이는 PAT 기기가 헤모글로빈의 산화·환원 형태를 구분할 수 있는데다 지방·멜라닌·DNA·리보핵산(RNA)의 이미징도 가능하다는 특징에 기인한다.
김 박사는 "PAT 기기는 기존 진단장비보다 혈관의 생성을 한층 조기에 발견할 수 있다"며 "광음향을 이용하므로 방사선 피폭에서 자유롭지 못한 X레이 등과 달리 인체에도 무해해 기존 진단방법의 한계를 극복할 수 있을 것"이라고 강조했다.
국내의 경우 비교적 높은 수준의 의료용 레이저 광원기술과 초음파 진단기술을 바탕으로 연세대·이화여대·전북대·한국전자통신연구원(ETRI) 등이 PAT 프로브 및 소프트웨어 개발에 뛰어든 상태다. 이중 ETRI 의료소자연구실 김봉규 박사팀은 유방암의 전이를 관측할 수 있는 광음향 영상획득 시스템을 개발, 5년 내 상용화를 목표로 성능 고도화에 박차를 가하고 있다.
김봉규 ETRI 의료소자연구실장은 "빛과 소리의 융합기술인 광음향은 의료영상 외에도 활용성이 다양하다"며 "향후 생체 성분 분석기술과 접목, 건강상태를 해석하는 수단으로서 가치가 높다"고 전했다.
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