초록 ▼

□ 연구개요
○ 본 연구에서는 종양 치료, 지방분해, 약물전달 등의 분야에서 널리 사용되고 있는 고강도 집속 초음파 치료에서 발생할 수 있는 단점을 개선하기 위하여 미세기포가 갖는 열적/물리적 가속 효과를 조절함으로써 초음파의 열적효과를 상승시켜 저출력으로 보다 높은 효율을 갖는 HIFU 치료법에 적용하고자 하였음
○ 미세기포의 주입양에 따른 열적/물리적 가속효과를 평가하고, 정재파 제어를 통하여 미세기포의 양과 위치를 제어함으로써 HIFU 치료에서의 안전성 확보와 치료 효율을 향상시키고자 하였음

□ 연구 목

□ 연구개요
○ 본 연구에서는 종양 치료, 지방분해, 약물전달 등의 분야에서 널리 사용되고 있는 고강도 집속 초음파 치료에서 발생할 수 있는 단점을 개선하기 위하여 미세기포가 갖는 열적/물리적 가속 효과를 조절함으로써 초음파의 열적효과를 상승시켜 저출력으로 보다 높은 효율을 갖는 HIFU 치료법에 적용하고자 하였음
○ 미세기포의 주입양에 따른 열적/물리적 가속효과를 평가하고, 정재파 제어를 통하여 미세기포의 양과 위치를 제어함으로써 HIFU 치료에서의 안전성 확보와 치료 효율을 향상시키고자 하였음

□ 연구 목표대비 연구결과
○ 미세기포 양에 따른 가열가속 및 음향에너지 증강 특성을 평가하고 상관관계를 분석
- 미세기포에 의한 HIFU의 열적 증강효과 간의 상관관계 정립
- 미세기포와 HIFU의 특성이 반영된 음압, 열 상승 시뮬레이션 구현
○ 정재파를 이용한 기포군 포집제어 평가기법 연구
- 정재파를 이용한 미세기포군 포집 메커니즘 분석 및 위치 제어 알고리즘 정립
- 혈관 유사 팬텀에서 포집된 미세기포 평가기법 수립
○ 정재파 형성 조건에 따른 미세기포 포집의 온열 적용 연구
- 초음파 조사조건과 정재파 형성 조건에 따른 미세기포군 포집 특성 평가
- 초음파 조사조건과 정재파, 미세기포에 의한 열적 가속 특성 평가
○ 본 연구에서 평가하고자 했던 정재파에 의한 미세기포군 형성 제어가 가능함을 확인하였음
- 열적 가속 특성을 분석하여 저강도 집속 초음파 치료에서의 활용 가능성을 확인하였음
○ 미세기포 양에 따른 가열 가속 특성 및 음향에너지 증강 특성 평가를 위한 시뮬레이션 툴을 확보하였음
○ 포집 시스템에 사용되는 제어, 분석 프로그램 및 기구들을 설계, 제작하여 성능을 확인하고, 개선점을 확인하였음
○ 변환기 주파수, 전력, 구조에 따른 입자 포집량을 정량적으로 측정하고 복수의 변환기 구조 제어를 이용한 포집 패턴, 포집 위치의 유의미한 변화를 확인하였음
○ 다양한 실험을 통해 필요한 연구 방향을 확인하고, 실험 프로토콜, 실험 세팅 등의 노하우를 확보하였음
○ 정재파를 이용하여 미세기포를 포집하였을 때 열적 가속 특성을 활용하기 위한 후속 연구에 대한 로드맵을 확보하였음

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
○ 미세기포로 인한 열적 가속화 현상은 임상실험이나 연구에서 현재까지는 명확하게 정립되어있지 않았던 부분이 있었으며, 본 연구에서 이에 대한 상관관계를 도출함으로서 다양한 연구에 지표로써 도움이 될 것으로 예상
- 정재파의 주파수, 음향 에너지, 중첩 조건 등의 다양한 조건에 따른 기포 포집량 및 포집 영역에 대하여 도출된 관계식은 실제 임상 실험에 예측 불가 요소에 의한 오차를 줄일 수 있을 것으로 판단됨
○ 정재파를 이용한 미세기포 포집기술은 치료 분야와 더불어 초음파 진단분야에서 관심 영역의 크기 제어 및 특정 위치에 대한 대조도 제어에 활용 가능할 것으로 예상됨
○ 미세기포로 인한 열적/물리적 가속 효과에 관한 정량적 평가를 기반으로 이후 정밀하고 보편화된 집속초음파 치료 프로토콜 제시가 가능할 것으로 예상됨
○ 본 연구에서 도출된 미세기포 활용 방법은 향후 치료 초음파 분야뿐만 아니라 기포의 역학적 특징이 적용되는 낮은 에너지 수준의 치료 방법에도 적용이 가능할 것으로 사료됨
○ 본 연구의 결과를 적용하면 낮은 강도의 초음파 치료 조건에서 고강도 집속 초음파 치료와 동일한 효과를 얻을 수 있을 것으로 판단됨
- 이를 통하여 치료의 안전성 확보 및 효율성 개선에 이바지할 것으로 예상됨
○ 기존 연구에서 수립된 혈관 질환 치료기전과 연계하여 안정성을 고려한 치료기전을 확립할 수 할 수 있을 것으로 사료됨

(출처 : 연구결과 요약문 2p)