(성공사례) 4D-PET, 보이지 않는 것을 보는 의학영상의 미래

EU 지원 4D-PET 프로젝트, 초고해상도·초고속 영상으로 질병 진단과 치료 방식 혁신

4D-PET 프로젝트는 기존 양전자방출단층촬영(PET)의 한계를 극복하고, 정밀하고 실시간성이 강화된 차세대 의료영상 기술을 개발
PET은 분자 수준에서 장기 기능과 생리적 과정을 시각화할 수 있는 첨단 영상기법으로, 1950년대 도입 이후 종양학·신경학·심장학 분야에서 핵심 진단 도구로 자리
그러나 기존 PET 스캐너는 심도(Depth-of-Interaction, DOI) 측정 정확도, 해상도, 실시간성에서 한계가 존재
스페인 국립연구위원회(CSIC) 소속 분자의료영상기기연구소의 Baviera 교수는 “기존PET은 심도 감지와 정밀도 측면에서 한계가 있었다”며, “감마선 상호작용을 3차원적으로 기록할 수 있는 새로운 검출기 개념을 기반으로, 고정밀 전신용 PET 시스템을 개발하는 것이 목표였다”고 설명
기존 PET이 픽셀 배열을 사용하는 것과 달리, 4D-PET은 수직 적층형 섬광결정 구조를 적용하여 DOI 측정을 연속적으로 수행하는 새로운 형태의 검출 모듈을 사용
이는 복잡한 전자 장치 구성을 줄여 비용을 절감하면서도 성능은 유지
새로운 시스템은 공간 해상도 1.25mm, 시간 해상도 200피코초 이하를 구현하여 흑질(substantia nigra), 솔기핵(raphe nucleus) 등 정신건강 및 뇌 질환 연구에 중요한 미세 뇌 구조의 영상화가 가능
Baviera 교수는“쌀알 크기의 미세 구조와 대뇌피질의 층까지 구분할 수 있을 정도의 세밀한 해상도를 확보했다”고 설명
기술은 현재 두 가지 프로토타입, 소동물용 전임상 PET 스캐너와 뇌영상용 PET 스캐너에서 검증됨
스위스 로잔대학교병원(CHUV)과 협력하여 개발된 뇌 스캐너는 발렌시아 라페 병원(Hospital La Fe)의 임상시험에서 기존 PET보다 약 2배 선명한 영상을 획득
복잡한 뇌 구조가 훨씬 명확히 관찰되어, 신경학적 질환 연구 및 진단 정확성을 대폭 향상
4D-PET은 신경학, 종양학, 중재영상학 등 폭넓은 응용 가능성을 보유하고 있으며, 신경학 분야에서는 미세 뇌 구조 및 대뇌피질 층의 고해상도 영상화로 연구와 치료의 새로운 가능성을 제시
전신 스캐너는 면역치료 효과를 빠르게 평가하여 불필요한 시술을 줄일 수 있음
중재영상 분야에서는 실시간 기능영상을 제공하는 ‘오픈 디자인 스캐너(open-design scanner)’ 개발의 기반을 마련하여 생검, 수술, 로봇 시술 중에도 실시간으로 암 조직을 정확히 탐지 가능
스페인 의료기기기업 Oncovision이 이미 임상 응용에 높은 관심을 보임
연구팀은 주요 국제학회에서 4D-PET 성과를 지속 발표하여 스페인 보건부 지원을 바탕으로 전신용 PET 프로토타입 개발에 착수. 추가 연구를 통해 전 세계적으로 활용 가능한 정밀·효율적 의료영상 기술로 확장 예정
Baviera 교수는“이 기술은 모든 환자가 접근할 수 있어야 하며, 특정 엘리트만을 위한 기술이 되어서는 안 된다”고 강조