Auditory display of fluorescence image data in living tumor model = 청각적 디스플레이를 이용한 살아있는 암 조직의 형광 영상 분석

국문 초록 (Abstract)

분자 영상(molecular imaging)은 기존의 해부학적 영상이 발견할 수 있는 구조의 변화가 있기 전, 즉 조기에 암 조직 또는 기타 표적 질환을 발견할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 여기에는 동물 실험에서 실제 임상에 이르는 광범위한 분야에 다양한 영상 기법이 적용되고 있으며, 이들 중 형광 광학 영상기법(fluorescence optical imaging)은 가장 민감도가 높고 표적 물질을 이용한 진단도 가능하여 소 동물에 널리 사용되고 있을 뿐 아니라 임상적으로 임파선 전이 등의 조기 진단에 이용하려는 시도가 보고되고 있다.
형광 영상기법 중 근적외선 형광(near infrared fluorescence, NIRF)을 이용한 분자 영상은 단파장의 형광물질과 비교하여 조직 내 빛의 흡수가 작아 깊은 부위의 암 조직 등에서 영상을 얻을 수 있는 방법으로 인체에도 응용될 가능성이 높으나, 산란된 배경 형광 또는 자가 형광 등 혼재하는 배경소음을 제거하여야 실제 살아있는 개체에서 발생하는 신호를 인지할 수 있다. 다파장 영상(hyperspectral imaging) 기법을 활용하면 한 점에서 여러 파장의 데이터를 얻은 후 배경소음에 해당하는 성분을 수학적으로 제거함으로써 상대적으로 실제에 근접한 신호를 얻을 수 있으나, 여전히 영상으로 표현된 결과만으로는 신속하고 정확한 진단에 한계가 있다.
본 연구에서는 이러한 다파장 영상 데이터(hyperspectral image data)를 분석하고 활용하기 위한 방법으로 음향화(sonification), 즉 데이터의 청각적 디스플레이(auditory display)를 제시한다. 이를 위하여 우선 동물 실험으로 얻은 데이터 분석을 통하여 암 조직에서 나오는 형광 신호의 특징을 파악하고, 이러한 결과를 소리를 통하여 쉽고 효과적으로 인지할 수 있도록 하는 음향화 규칙을 설정한다.
실험에서는 먼저 면역 억제된 쥐(nu/nu)의 피하조직에PC3 전립선 암세포를 주사하여 종양(tumor xenograft) 모델을 만든 후 형광물질이 부착된 포도당(cy5.5-labeled deoxyglucose)을 꼬리정맥을 통해 정맥 주사하고, 두 시간 후 전신마취 하에서 형광 영상(fluorescent image)을 얻었다. 또한 이러한 형광영상의 다파장 정보를 소리로 변환할 수 있도록 가공 및 전송하는 프로그램을 제작하였고, 최종적으로 청각적 디스플레이로부터 얻은 음향 정보를 종양과 종양 외 조직에서 비교하였다. 그 결과, 영상으로는 기타 조직과 시각적인 구분이 어려운 종양 조직의 경우에도 소리 정보로 변환된 결과에서는 충분히 구분이 가능한 차이를 인지할 수 있음을 확인하였다.
본 연구의 성과를 바탕으로 음향화 기법을 활용하면 분자영상 중 가장 뛰어난 민감성에도 불구하고 배경 소음 등에 의해 사용이 제한되던 형광영상의 단점을 극복할 수 있으며, 나아가 더 넓은 범위의 실험과 임상에 응용할 수 있도록 하는 기반이 될 것이다. 또한 청각과 시각적 분석을 병행하는 접근 방법은 상호 보완적인 새로운 분자영상 탐촉자에 대한 연구를 제안하는 계기가 되리라 기대한다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 표, 그림, 약어목록 v
• 2. 요약 1
• 3. 서론 3
• 4. 연구재료 혹은 연구대상 및 방법 6
• 5. 연구결과 11
• 6. 고찰 12
• 7. 참고문헌 26