초록 ▼

본 연구의 목표는 의료용 초음파 영상을 통해서 박동 흐름 하에서 경동맥과 요골동맥의 혈관과 혈관 내의 혈액의 시공간적 변화를 실시간 비침습적으로 현장 측정을 하는 초음파 혈액 영상 기법을 개발하고, 이러한 초음파 영상을 통해 혈관과 적혈구 응집 현상의 역동적인 시공간적 변화를 인체 혈관에서 측정함으로 향후 임상실험의 가능성을 알아보고 질병이나 건강 상태와의 상관관계를 분석하는 것이다.
28명의 건강한 피험자를 대상으로 경동맥에서의 초음파 영상을 획득하였다. 박동 주기 내에서 평균 에코발생도(Average echogenicity

본 연구의 목표는 의료용 초음파 영상을 통해서 박동 흐름 하에서 경동맥과 요골동맥의 혈관과 혈관 내의 혈액의 시공간적 변화를 실시간 비침습적으로 현장 측정을 하는 초음파 혈액 영상 기법을 개발하고, 이러한 초음파 영상을 통해 혈관과 적혈구 응집 현상의 역동적인 시공간적 변화를 인체 혈관에서 측정함으로 향후 임상실험의 가능성을 알아보고 질병이나 건강 상태와의 상관관계를 분석하는 것이다.
28명의 건강한 피험자를 대상으로 경동맥에서의 초음파 영상을 획득하였다. 박동 주기 내에서 평균 에코발생도(Average echogenicity, AE), 최대 에코 발생도(Peak echogenicity, PE), 기준 에코 발생도 (Baseline echogenicity, BE), 에코 발생도의 변화(Variation of echogenicity, VE=PE-BE), 주기 시간 (Circle period, CP) 등이 각각의 피험자 별로 다르게 나타났고, 이러한 수치들은 혈류역학이나 혈액 관련질병 등에 대한 연구에 있어서 유용한 정보를 제공할 것이다. 그리고 박동 주기 동안에 적혈구 응집의 원리를 이해하는 데에 있어서 도움이 되리라고 여겨진다. 피험자를 대상으로 획득한 초음파 하모니 영상에서 혈액 에코발생도와 경동맥의 상대적인 단면적을 구하였다. 에코발생도는 시간에 따라서 주기적인 변화를 보이고 이는 심장 박동과 밀접한 관계가 있다. 에코발생도의 한 주기 내에서 최고값(Peak(E))과 평균값(Mean(E))의 차이를 A_CVE로 정의하여 분석이 이루어진다.
체질량 지수(Body Mas Index)에 따른 A_CVE는 감소하는 경향이었다. 최소자승법의 선형회귀분석에 의하면 체질량 지수와 A_CVE 사이의 상관관계가 R=-0.6, P<0.0001로써 밀접하다는 것을 알 수 있다. 흡연자의 A_CVE는 4.31±8.13인 반면 비흡연자의 A_CVE는 1.85±10.31로 상대적으로 낮았다. 이는 흡연자와 비흡연자의 적혈구 응집 경향이 서로 다르다는 것을 의미한다.
고프레임률 초음파 현미경 시스템을 이용하여 요골동맥 내 혈액에 의한 에코발생도의 주기적인 변화를 관찰할 수가 있었다. 또한 요골동맥의 초음파 단면 영상에서 혈관 벽으로 추정되는 부분을 추출하여 직경을 계산한 결과 에코발생도와 반대의 위상을 보이는 주기적 변화를 관찰할 수 있었다. 심장 박동에 의해 요골동맥에 혈액이 공급되고 탄성이 있는 혈관 벽에 압력이 전달되어 맥파가 발생하는데 이 맥파는 곧 혈관 직경의 변화를 야기한다. 즉, 혈관 직경의 주기적인 변화는 요골동맥 맥파와 밀접한 관계가 있고, 나아가 심장의 주기적인 박동과 연관이 있다고 할 수 있다. 위상이 반대인 이유는 심장 수축기에 요골동맥 내혈액의 속도가 빠르기 때문에 적혈구 응집이 나타나지 않아서 에코발생도가 작은 반면, 혈액 이동에 의한 압력이 전달되어 혈관 직경은 커진다. 심장 이완기에는 반대의 현상이 나타나고 이러한 현상이 심장 박동에 의해 주기적으로 나타나면서 에코발생도와 혈관 직경은 반대의 위상을 보이는 것으로 여겨진다.
요골동맥에서 혈액 에코발생도와 혈관 직경의 변화는 반대의 위상으로 변하는 반면, 경동맥에서는 같은 위상으로 변한다. 경동맥의 종단면 넓이의 변화는 혈액 에코발생도의 변화와 비슷한 위상을 갖는다. 즉, 경동맥과 요골동맥에서 혈액이 흐르면서 적혈구 응집에 의한 혈액 에코발생도의 주기적 변화가 발생하는 것은 같지만 혈관의 직경 변화는 반대의 서로 다른 양상을 보인다. 이는 혈관 크기, 혈류 속도 등이 서로 다르기 때문인 것으로 판단된다. 요골동맥에서 혈류 속도는 평균 유속으로 최대 30 cm/s까지 이르렀다. 심장의 수축/이완에 따라 유속이 변하고 혈관 중심에서 벽 쪽으로 갈수록 속도 분포가 달라지면서 혈액의 전단률이 변하여 적혈구 응집에 영향을 미치게 된다.
이상의 연구 결과를 기반으로 초음파를 활용한 혈액 영상화 기술의 발전을 실현할 수 있고 ,초음파 영상 기법을 토대로 하는 혈액 관련 질병 진단에 응용할 수 있을 것이다.

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• I. 연구결과 요약문 ... 4
• II. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 7
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 7
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 8
• III. 연구성과 ... 8