생명을 살리는 한국의 첨단과학기술이 세계 1위가 되는 그날까지
생명을 살리는 한국의 첨단과학기술이 세계 1위가 되는 그날까지
  • 박성래
  • 승인 2015.08.01 00:00
  • 댓글 0
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서울대학교병원 영상의학과 박상준 교수
서울대학교병원 영상의학과 박상준 교수
서울대학교병원 영상의학과 박상준 교수

 

생명을 다루는 의학은 현대에 이르러 첨단과학기술이 질환의 검사와 진단에 적용됨으로 인해 과거보다 많은 생명을 살리며 그 역할을 여러 분야로 확장시키고 있다. 그러나 아무리 시간이 흘러도 의학은 소중한 생명을 진단, 치료한다는 관점에서 그 어떤 것보다 진중하게 이루어져야 하는 분야이기도 하다. 이에 서울대학교병원 영상의학과 박상준 교수는 첨단과학기술을 의학에 접목시킨 신기술을 만들어 사회를 이롭게 하고 싶다는 소신 아래 활발히 연구를 진행하고 있다. 최근 미래창조과학부의 신진연구자로 높은 경쟁률을 뚥고 선정되어 초저선량흉부 CT에서 GOLD 기준에 근거한 한국형 COPD 중증도의 상세분류 및 폐기능검사와의 비교 평가 : 다학제적 영상생체지효 개발에 대한 연구를 이어나가고 있는데, 여기서 관련된 이야기를 다루고자 한다.

 

세계최초로 초저선량 CT 적용 신기술 개발

2011311일 일본의 후쿠시마 원전사고로 인해 발생한 방사선 피해로 사망한 사람은 최소 789명으로 파악되고 있다. 그리고 최근 보고에 따르면 의료용 방사선이 자연방사선 피폭량보다 년간 인체에 더 많이 노출되었음이 보고되었다(자연방사선:3.0mSv vs. 의료방서선:3.2mSv). 박상준 교수가 진행하고 있는 초저선량흉부 CT에서 GOLD 기준에 근거한 한국형 COPD 중증도의 상세분류 및 폐기능검사와의 비교 평가 : 다학제적 영상생체지표 개발이라는 연구과제에 따르면, 보통의 병원에서 검진을 위해서 CT 촬영을 하는 과정에서 발생하는 X-ray로 인해 체내에 방사선 피복이 누적된다. 그렇다고 방사선 피복을 줄이기 위해 ()저선량 CT를 사용할 경우, 잡음이 섞인 옛날 흑백텔레비전을 보는 것처럼 해상도가 낮아 양질의 영상판독이어려워진다.. 이에 박 교수는 초저선량 CT로부터 발생하는 잡음을 감쇄하는 기술 및 이에 근거해 질환의 중증도를 컴퓨터로 분석할 수 있는 영상생체지표들을 개발하고 있다.

GOLD (Global initiative for Chronic Obstructive Lung Disease) 지침에 따르면 COPD (Chronic obstructive pulmonary disease, 만성 폐쇄성 폐질환)는 폐에 비정상 염증반응을 유발 시키며, 비가역적인 기류 제한을 서서히 진행시키는 치명적인 만성질환이다. 이러한 COPD의 중증도를 GOLD에 따라 1에서 4까지 4단계로 분류하고 있다. 이 질환은 흔히 담배가 주원인으로 알려져 있지만, 최근 보고 된 자료에 따르면 미세먼지와 가정에서 요리 할 때 발생되는 가스에 의해서도 발생할 수 있음을 시사하고 있다 증상으로는 호흡곤란, 기침, 가래 등이 있으며, 중증도에 따라 호흡 능력이 떨어져 평생 산소호흡기를 달고 살아야하는 답답함을 호소한다. 박 교수는 만성 폐쇄성 폐질환 환자들의 가장 어려운 점은 급격히 낮아진 삶의 질을 영위하며 남은 생을 살아간다는 것입니다. 하지만 아직 질환의 조기진단 및 중증도 단계를 분류하는 기준이 아시아인(한국형)에 맞게 정확하게 나와 있지 않은 상태이며, 서양의 기준을 부분적으로 참고만 할 뿐 섬세한 관리가 이루어지지 않고 있습니다. 그래서 만성 폐쇄성 폐질환의 질환단계를 새롭게 검증하고 정립하는 연구도 함께 진행하고 있습니다라고 전했다.

그간 이루어낸 연구 실적을 살펴보면, 작년보다 기법이 우월한 초저선량 CT로의 양자잡음에 특화된 TVM (total variation minization)잡음감쇄기술을 개발하였다. 15mAs의 저선량 CT에서 TVM 기술을 적용했을 시, AD보다 1.8배 낮은 root mean square error 결과를 확인하게 되었다. 이는 초저선량 CT 영상 기반 폐구조물의 탐색, 분할, 분석등을 비약적으로 향상시킬 수 있는 전처리 기술이라는 것이 확인되었다.

또한 초저선량 CT기반 고성능 폐구조물 분할 기술 개발 및 검증하고 있다. 폐질환의 정확한 분석 및 판단을 위해서는 위치 표지자로서 폐구조물인 기관지, 혈관, 폐실질 등의 정확한 추출이 선행되어야 하며, 1차년도의 연구를 통해 영상의 화소 값만으로는 정확한 분할에 한계가 있음을 확인하여 벡터정보 기반 고성능 기관지 추출 기술을 개발하였다. 3차원상의 복셀형태의 고유성질을 나타내는 헤시안 행렬과 박 교수가 개발한 벡터 영역 성장법이 사용되었다. 이에 기관지벽두께 측정, 기관지 내 분지별 공기 흐름의 속도 변화량 등의 측정이 가능함을 확인하게 되었으며, 다양한 모델을 정립 및 적용하여 세부적 정량화 수치를 산출한 근거를 마련하게 되었다.

따라서 초저선량 CT 기반 고성능 폐구조물 분할 기술 개발에 관해서는 긍정 오류율 감소 기술을 개발하여 세계 최고 수준의 기관지 분할 결과를 확보하였다. 해당 기술은 EXACT (Extraction of Airways form CT) 국제학회의 공용데이터를 통해 인증 받았다. 이 학회에서 총 20개의 사례에서 평균 0.89FD rate를 보였고, 국 외 15개 선진 연구 기관에서 최고 0.11, 최저 15.56FP rate를 나타내며 최상위 수준이라는 평을 받았다. 이에 박 교수는 처음 신진연구자 사업을 통해서 진행하려고 했던 기존 목표대비 성과가 초월적으로 달성하며 연구 속도를 높이고 있다. 이러한 노력에 신진연구자 1차년도 과제진행 평가로 국제학회발표 및 국제특허출원 등 계획대비 연구를 성실하게 진행하고 있는 것으로 판단된다.”는 미래부 관계자의 의견을 받았다.

 

첨단과학기술과 의학의 접목으로 사회에 이바지

박 교수가 처음부터 첨단과학기술과 의학을 접목시키고자 했던 것은 아니다. 원래는 컴퓨터 공학을 전공하였다. 그러던 중 미국과 인도에 유학을 다녀오면서 컴퓨터공학만 해서는 안 된다는 생각이 불현 듯 들었고, 다른 분야와의 접목을 염두에 두게 되었다. 그리고 사람을 살리는 이로운 일을 하고 싶다는 생각에 의대 석사, 박사 과정을 거쳐 지금의 자리에 이르게 된 것이다.

지난 시절 다양한 경험을 하면서 컴퓨터 공학에 의학을 접목시켜서 사회를 이롭게 하는데 이바지 하고 싶다는 생각을 갖게 되었습니다. 그래서 첨단과학기술과 의학을 접목하고, 이를 현실에 적용하여 많은 사람들을 살리고 싶습니다. 의사가 임상현장에서 수술을 통해서 환자를 살리듯이, 저는 초저선량흉부 CT 적용 기술과 같은 첨단과학을 이용해서 조기에 병을 예방, 진단하고 증중도를 상세히 판별하여 많은 생명을 살리는 일을 하고 싶습니다. 또한 20년 남짓하게 되는 교수라는 자리에서 제자를 양성하거나 연구에 매진하는 등 다양한 부분에 중점을 둘 수 있습니다. 하지만 저는 그 중에서 이공계 교수라면 자신이 만든 기술에 대해서 최소한 한 번 정도는 사회에 이롭게 적용되고자 노력해야한다고 생각합니다.”

 

서울대학교병원 영상의학과 박상준 교수
서울대학교병원 영상의학과 박상준 교수

 

기술개발을 통해서 사회를 이롭게 하는데 매진하고 있는 박 교수는 실험실 연구원들의 장래와 꿈, 희망을 성장시킬 수 있도록 도움을 주고 있다. 연구원들이 계속적으로 성장하면서 차후에도 연구를 이어나가며 대업을 이룰 수 있기를 바라는 마음이다. 그런 마음을 연구원들도 알아서인지 박 교수의 실험실은 항상 열의로 넘친다. 여느 실험실이 그러하듯이 주말과 늦은 밤에도 연구의 열의로 불이 꺼지지 않는 날이 많다. 하지만 매일 그런 것은 아니다. 저녁 6시에 불이 꺼지는 날도 있다. 바로 ‘10 to 6’를 실시하고 있기 때문이다. 연구로 바쁜 날이 아니면 오전 10시에 출근해서 6시에 퇴근하는 것이다. 실험실에만 있는 것보다 때로는 자유로운 사고를 할 수 있도록 여유를 가지면서 연구원의 삶의 질을 높여주고 있다. 일반적으로 생각하는 실험실과 다르게 운영될 수 있는 까닭 중에는 젊은 교수인 박 교수의 트인 생각이 있었기에 가능한 것으로 사려 된다.

지금 이 순간에도 연구에 매진하며 연말에 시카고에서 있을 학회에서 세계 최초의 신기술을 선보이며, 이 분야에서 만큼은 대한민국을 대표하는 세계 1위의 과학자가 되는 꿈을 꾸는 박 교수의 향후가 더욱 기대된다.


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