보건타임즈 : 대구첨복재단, 4D flow MRI 분석용 SW 연구 첫 발

[보건타임즈] 대구경북첨단의료산업진흥재단(이사장 이영호, 이하 ‘대구첨복재단’) 첨단의료기기개발지원센터가 4D flow MRI를 이용해 3차원적으로 혈류를 가시화하고 정량화 하는데 성공했다.

대구첨복재단은 연령·성별에 따른 정상인의 대동맥 내 혈액의 흐름을 정밀 분석해 4D flow MRI 기술이 대동맥류 유동현상을 관찰할 수 있을 만큼 정확하고 신뢰할 수 있음을 입증했다. 따라서 대구첨복재단이 진행하던 4D flow MRI 분석을 위한 소프트웨어 개발에도 가속도가 붙을 전망이다. 이번 연구는 Magnetic Resonance in Medicine 저널에 3월 11일자로 게재됐다.

대구첨복재단 첨단의료기기개발지원센터(센터장 김종원, 이하 기기센터) 의료융합팀 허형규 선임연구원(사진)은 ‘Impact of age, sex and global function on normal aortic hemodynamics’ 제목의 논문을 MRM 저널에 게재한다.

이번 연구는 심뇌혈관 질환 진단을 위해 개발된 4D flow MRI(4차원 자기공명유속영상)를 이용해 연령과 성별에 따른 대동맥 혈류 흐름을 정량화한 것이다.

본 연구에서는 연령대별(18-30세, 31-40세, 41-50세, 51-60세, 61-80세) 남성 10명과 여성 10명씩 총 100명의 건강한 지원자를 대상으로 수행됐다. 4D flow MRI를 이용해 비침습적으로 혈관에 흐르는 혈류를 진단한 결과, 고령이 될수록 수축기의 유속이 감소하고 이에 따라 3차원 벽면전단응력도(wall shera stress) 감소하는 것을 확인했다. 뿐만 아니라 다른 심혈관 인자들 (와류강도, 혈관직경 등)도 성별, 나이 및 좌심실 기능에 따라 유의미하게 차이가 나는 것을 확인할 수 있었다.

현재 위상차(Phase contrast) MRI를 기반으로 2차원 단면의 유동을 정량화하는 기술은 임상에서 이용되고 있으나, 혈류의 3차원의 가시화는 관련 SW 부재로 제한적인 수준에서만 활용하고 있다.

4D flow MRI를 활용한 선진임상 연구가 미국과 유럽에서는 진행되고 있으나, 아직 심뇌혈관 질환 진단처럼 민감도가 높은 혈류역학적 인자는 개발되진 못한 상태다. 본격적인 임상적용 및 신규 혈류역학 인자 발굴을 위해 사용자 친화적이며 자유도가 높은 소프트웨어 개발이 필요한데, 대구첨복재단 기기센터 첨단기술부가 관련 SW연구를 진행중이다.

대구첨복재단 기기센터는 100명의 성인을 대상으로 대동맥에서 속도, 나선성 및 3D WSS(3D 벽면 전단 응력)에 대한 연령, 성별 및 좌심실 전역 기능의 영향성을 연구했다. 연구결과, 대동맥의 수축기 혈류속도, 3D WSS, 나선성은 연령에 따라 강하게 영향받았다. 고령의 그룹일수록 수축기 대동맥 내 최대 속도와 3D WSS가 유의미하게 감소하는 것을 발견했고, 이런 감소는 나이가 들수록 심장기능 저하와 대동맥 지름 증가와 관련이 있었다. 이는 기존 연구와 일치하는 결론으로 4D flow MRI 진단으로 임상 활용이 가능한 정밀성을 보여줬다.

허형규 선임연구원은 성균관대, 포항공과대학교를 졸업, 서울아산병원의생명연구소와 미국 노스웨스턴대학을 거친 후 18년 10월 재단에 입사했다. 현재 기기센터 첨단기술부 의료융합팀에서 영상 기반 유동 기술을 연구중이다.

윗줄처럼 연령이 증가할수록 심수축기 대동맥 혈류속도가 감소되고 있다. 아랫줄은 인접한 연령대 대비 유의미하게 높아진 경우 빨간색, 낮아진 경우 파란색으로 표시한 것이다. 30대에서 50대로 갈수록 심장 판막 후류가 유의미하게 증가하며 40대 이후부터 대동맥의 혈류는 감소하게 된다. 이는 나이에 따른 심기능 저하, 대동맥 직경의 증가 등으로 설명된다.

대구경북첨단의료산업진흥재단 첨단의료기기개발지원센터 허형규박사가 4D flow MRI로 대동맥 연구를 진행, 4D flow MRI 활용 SW 개발 연구가 진척을 보이고 있다.