1. 논문관련 분야의 소개, 동향, 전망을 설명, 연구과정에서 생긴 에피소드

지방간은 전세계 인구의 30% 이상이 영향을 받고 있는 가장 흔한 만성 간 질환입니다. 현재 지방간 진단에는 초음파 영상이 가장 널리 사용되고 있으며, 접근성이 뛰어나고 검사 과정이 간편하다는 장점이 있습니다. 그러나 진단 정확도와 재현성 측면에서는 한계가 있어, 주로 스크리닝 도구로 활용되고 있습니다. 이러한 한계를 보완하기 위해 감쇠 영상이나 음향 구조 정량 영상과 같은 정량 초음파 기술들이 도입되어 왔지만, 여전히 MRI와 같은 정밀 영상 기법에 비해 정확도가 제한적이며, 대부분 2차원 영상 기반이라는 점에서 측정 변동성이 크다는 문제를 안고 있습니다.

이에 저희는 초음파 영상이 지닌 기본적인 장점은 유지하면서도, 진단 성능과 재현성을 동시에 향상시키기 위해 3차원 다중 지표 초음파 영상 시스템을 개발하였습니다. 이 시스템의 핵심 기술은 3차원 초고속 혈관 초음파 영상 (ultrafast Doppler imaging, UFD) 입니다. 초당 수천 장 이상의 초고속 초음파 영상을 획득함으로써 적혈구의 매우 미세한 움직임을 시간적으로 촘촘하게 추적할 수 있고, 이를 통해 기존 도플러 초음파가 주로 관찰하던 큰 혈관뿐만 아니라 장기 내부의 미세혈관 네트워크와 혈류 변화를 정밀하게 영상화할 수 있습니다. 특히 혈관의 존재 여부를 시각화하는 데 그치지 않고, 혈액량, 관류 정도, 그리고 혈관의 구조적 특성까지 함께 정량화할 수 있다는 점이 큰 특징입니다.

최근 지방간 질환에 대한 인식이 크게 변화하고 있습니다. 지방간은 더 이상 간에 지방이 단순히 축적되는 질환이 아니라, 대사 이상을 기반으로 한 복합적 질환으로 이해되고 있습니다. 이러한 관점에서 저희가 주목한 것이 바로 간 혈관계, 그중에서도 미세혈관입니다. 간은 혈관 분포가 매우 풍부한 장기이며, 대사 기능과 혈류 변화가 서로 긴밀하게 연관되어 있습니다. 이에 저희는 지방간의 진행 과정에서 발생하는 지방 축적과 대사 이상이 간 혈관계, 특히 미세혈관 수준의 변화를 유발할 수 있다고 가정하였고, 이러한 혈관 변화를 지방간 진단의 새로운 지표로 활용할 수 있을 것이라 판단하였습니다.

실제로 3차원 초고속 혈관 초음파 영상을 통해 기존 혈관 초음파로는 관찰이 어려웠던 100 μm 수준의 간 미세혈관을 확인할 수 있었으며, 지방간이 진행되는 과정에서 나타나는 혈관의 양, 관류 정도, 분기 정도의 감소, 혈관 구조의 꼬임을 정밀하게 관찰할 수 있었습니다.

저희 연구에서 제안하는 초고속 혈관 초음파 영상은 기존 지방간 진단 기법을 완전히 대체하기보다는, 기존 기법들과 상보적으로 결합되어 전체적인 진단 성능을 향상시키는 역할을 합니다. 실제로 저희는 초고속 혈관 초음파와 함께, 기존에 지방간 진단 성능을 개선해 온 감쇠 영상과 음향 구조 정량 영상을 동시에 구현하여 3차원 다중 지표 초음파 영상 시스템을 구성하였고, 이러한 지표들을 통합적으로 활용했을 때 지방간 진단에서 가장 우수한 성능을 확인할 수 있었습니다.

이 연구는 약 2년에 걸쳐 진행된 프로젝트였습니다. 8주 동안의 장기 지방간 모니터링 실험, 논문 게재 승인 소식 등 여러 인상적인 순간들이 있었지만, 가장 기억에 남는 순간은 처음 논문을 제출하던 때였습니다. 이 논문이 제가 맨 앞 주저자로 완성한 첫번째 논문이기에, 제출 버튼을 누르던 순간의 후련함과 성취감은 앞으로도 오래 기억에 남을 것 같습니다.

3. 연구 활동 하시면서 평소 느끼신 점 또는 자부심, 보람

연구를 수행하면서 자부심과 보람을 느끼는 순간은, 제가 진행하고 있는 연구가 단순한 기술 개발에 그치지 않고 실제 의료 영상 진단의 한계를 보완하고, 궁극적으로는 사람들의 건강 증진에 기여할 수 있는 잠재력을 지니고 있음을 실감할 때입니다. 특히 초음파 영상이라는 사용성과 접근성이 좋은 의료 영상 분야의 연구를 수행하고 있다는 점에서, 제 연구가 임상 현장에서 실질적인 가치를 가질 수 있겠다는 기대를 품게 됩니다.

동시에 연구를 진행할수록 항상 느끼는 점은, 아직 갈 길이 멀다는 사실입니다. 임상 전환을 통한 임상 적용은 저희 연구실의 궁극적인 목표이자, 개인적으로도 가장 중요하게 생각하는 연구 목표입니다. 현재 사람을 대상으로 한 영상 획득과 분석을 꾸준히 시도하고 있는데, 이 과정에서 소동물 중심의 전임상 연구와는 전혀 다른 차원의 기술적, 환경적, 제도적 장벽이 존재한다는 점을 절실히 체감하고 있습니다.

전임상 연구에서 검증한 기술을 사람 대상 영상으로 확장하고, 임상적 요구에 맞게 다시 다듬어가는 과정은 단순한 성능 향상을 넘어, 연구자로서의 시야와 책임감을 함께 확장시킬 수 있는 경험이 될 것이라고 느낍니다. 언젠가 제가 수행한 연구가 실제 임상 현장에서 활용되어 질환 진단이나 모니터링에 기여하고, 이를 통해 환자의 건강과 삶의 질을 향상시키는 데 도움이 된다면, 그때 비로소 연구자로서 가장 큰 보람을 느낄 수 있을 것이라 생각합니다.

4. 이 분야로 진학하려는 후배들 또는 유학준비생들에게 도움이 되는 말씀을 해 주신다면?

의료 영상 분야는 여러 분야의 전공 지식이 필요한 다학제적 분야입니다. 신호 처리, 음향학, 광학과 같은 공학적 기초뿐만 아니라, 영상에서 관찰되는 변화를 올바르게 해석하기 위해 생물학적, 생리학적 지식에 대한 이해도 함께 요구됩니다. 실제 연구 과정에서는 공학과 의학, 기초과학과 응용연구의 경계를 넘나드는 경우가 많기 때문에, 특정 분야에 국한되기보다는 여러 학문을 유기적으로 연결하려는 관점이 매우 중요하다고 생각합니다. 다양한 전공을 접하고 배우는 과정에서 주저함을 가지기보다는, 열린 자세로 천천히 흡수해 나가는 것이 장기적으로 큰 자산이 될 수 있을 것 같습니다.

진학 이후에는 스스로 선택한 연구 방향에 대해 할 수 있다는 믿음을 가지고 꾸준히 나아가는 태도가 무엇보다 중요하다고 생각합니다. 연구를 진행하다 보면 기대만큼 결과가 나오지 않거나, 방향이 맞는지 확신이 들지 않는 시기가 반드시 찾아옵니다. 그러나 이러한 과정은 실패라기보다는, 연구의 기반을 차근차근 쌓아가는 필연적인 단계라고 생각합니다. 당장의 성과에 조급해하기보다는 긴 호흡으로 자신만의 속도를 유지하며 연구를 이어간다면, 어느 순간 그동안의 고민과 축적이 의미 있는 결과로 연결되는 경험을 하실 수 있을 것입니다.

5. 연구 활동과 관련된 앞으로의 계획이 있으시다면?

현재 지방간 질환의 관리와 진단의 핵심은 단순히 간 내 지방 축적 정도를 평가하는 것에서, 질환의 장기적인 예후를 결정짓는 간 섬유화의 유무와 진행 정도를 정확히 진단하는 것으로 이동하고 있습니다. 간 섬유화는 일정 단계 이상 진행될 경우 되돌리기 어렵고, 간경변이나 간암과 같은 중증 질환으로 이어질 수 있기 때문에, 비침습적이면서도 신뢰도 높은 조기 진단 기술의 필요성이 매우 큽니다.

이러한 흐름 속에서 저는 본 논문에서 수행한 전임상 연구를 출발점으로 삼아, 향후 연구를 임상 연구 단계로 확장하고, 지방간 질환의 섬유화 진단 파이프라인에 초고속 혈관 초음파 영상 기술을 결합하고자 합니다. 현재 임상에서는 섬유화가 의심되는 경우 침습적인 간 생검이 시행되기도 하는데, 장기적으로는 초음파 기반 혈관 영상 지표를 활용하여 이러한 침습적 검사의 빈도를 줄이고, 환자 부담을 낮추는 데 기여하고 싶습니다.

초고속 혈관 초음파 영상은 혈관의 구조와 기능을 반영하는 다양한 정량 지표 (혈관 볼륨, 관류 정도, 분기 밀도, 혈관의 꼬임 정도 등) 를 산출할 수 있다는 강점을 가지고 있습니다. 이러한 지표들은 섬유화가 본격적으로 진행되기 이전 단계인 지방증, 염증, 세포 팽윤과 같은 초기 병리적 변화에도 민감하게 반응할 가능성이 있으며, 이를 통해 질환이 가시적인 섬유화 단계로 진행되기 전부터 혈관계 변화를 포착할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

궁극적으로는 이 기술을 통해 지방간 질환의 섬유화를 조기에 감지하고, 질병 진행 위험도와 장기적 예후를 평가할 수 있는 종합적인 초음파 지표를 제시하는 것을 목표로 하고 있습니다. 이를 통해 초음파 영상을 질환의 경과를 추적하고 임상적 의사결정을 지원하는 정밀 진단 도구로 확장하고자 합니다.

6. 다른 하시고 싶은 이야기들.....

이 자리를 빌려 먼저, 연구 전반에 걸쳐 많은 가르침을 주시고 연구자로서 올바른 방향으로 성장할 수 있도록 이끌어 주신 지도교수님이신 김철홍 교수님께 진심으로 감사의 말씀을 전하고 싶습니다. 연구의 큰 방향을 제시해 주시고, 어려운 순간마다 조언과 격려를 아끼지 않으신 덕분에 지금의 연구를 완성할 수 있었습니다.

본 연구를 함께 수행하며 많은 논의를 나누고 실험과 분석을 함께해 준 허진석, 문현지 학생에게도 감사의 마음을 전합니다. 연구 전반에 걸쳐 도움과 조언을 아끼지 않으신 제 사수님이신 오동현 박사님께도 깊은 감사의 말씀을 드립니다. 전문적인 관점에서 조언을 주시고, 연구의 방향성을 다듬는 데 큰 도움을 주신 안용주 교수님께도 감사드립니다. 제 일처럼 함께 기뻐하며 축하해준 BOA lab 동료들에게도 감사드립니다.

이와 함께, 이번 연구를 소개할 수 있는 소중한 기회를 마련해 주신 한빛사 운영진 여러분께도 감사의 뜻을 전하고 싶습니다. 연구 성과를 보다 넓은 독자층과 공유할 수 있는 기회를 통해, 제 연구를 다시 돌아보고 앞으로의 방향을 정리할 수 있는 의미 있는 시간이 되었습니다.

마지막으로, 변함없는 믿음과 응원으로 항상 저에게 큰 힘이 되어주시는 부모님께 깊이 감사드리며, 바쁜 연구 일정 속에서도 늘 곁에서 지지와 응원을 보내준 사랑하는 제 여자친구 경은이에게 진심 어린 감사의 마음을 전하고 싶습니다. 올해 결혼을 앞두고 있는데, 앞으로도 서로를 존중하고 의지하며 함께 잘해 나가고 싶습니다.