형광 복강경 복합광원장치 기술 개발 한국전기연구원, '빛으로 암 저격' 광역학 진단치료분야 우위 선점 의료기기 산업은 타 산업과 비교해 R&D나 제품을 생산하는 주체, 그리고 임상기관이면서 사용자인 병원과의 유기적인 네트워크와 피드백이 기술 상용화의 성패를 좌우할 정도로 중요하다. 현재까지는 글로벌 브랜드 제품에 대한 선호도가 높고, 시장장벽이 높아 새로운 기술에 대한 적용 필요성 및 유용성에 대해 인식과 호응을 얻는데는 애로가 있다. 암 치료에 있어서도 수술적 절제 및 방사선요법, 화학요법이 적용되고 있으나, 기존 치료방법에 반응하지 않는 환자들에 대해서는 치료한계가 존재하고, 의료패러다임이 최소절개 및 표적지향적 치료 방식으로 변화함으로써 새로운 치료방식에 대한 요구가 급격히 증가하고 있다. 의료기기분야에서 영상진단기인 내시경기기 시장이 크게 확대되고 있으며, 특히 복강경은 내시경 가운데 최근 세계시장 규모 성장세가 가장 뚜렷한 기기다. 2015년도 세계 내시경 시장의 30%인 92억 달러 규모이며 2020년에는 약 150억 달러 시장을 형성할 것으로 예측된다. 국내 연구진이 고출력 LED 광원과 반도체 레이저를 이용해 빛으로 암을 정확하게 진단하고 표적 치료할 수 있는 차세대 암치료 기술 개발에 성공했다. 출연연구기관이 의료계 현장 수요를 적극 반영해 개발한 기술을 활용하면 부작용을 최소화하면서 보다 효율적으로 암을 진단·치료할 수 있어 생존율이 매우 낮은 췌장암과 담도암의 치료 효과를 크게 높일 것으로 기대된다.과학기술정보통신부 산하 한국전기연구원(KERI) 광학의료기기연구팀은 최근 암(종양)의 진단과 치료를 위한 '복강경 기반 형광영상 광역학 치료 기술'을 개발했다. 최근 의료계에서는 치료 과정에서 상처를 덜 내 환자의 회복 기간을 줄여주고, 암 치료 후 환자의 삶의 질을 높아질 수 있도록 ‘최소침습 수술’과 암세포만 선택적으로 죽이는 ‘표적지향적 치료’가 확대되는 추세다. 이로인해 빛을 이용해 정상세포는 손상하지 않고 암세포만을 선택적으로 골라 죽임으로써 효과가 좋고 후유증이 적은 ‘광역학 치료(photodynamic therapy, PDT) 기술’과 복부를 절개하지 않고 작은 구멍만을 내고도 복강과 복강 내부 장기를 바라보면서 검사와 수술이 가능한 의료기기인 ‘복강경(腹腔鏡, laparoscope)’이 관심을 받고 있다. 광역학 치료는 빛에 민감하게 반응하는 광민감제가 암세포만 선택적으로 축적되는 성질을 이용한다. 인체 내에 주사된 광민감제가 암세포에 축적되면 이후 내시경으로 특정 파장의 빛을 환부에 조사한다. 이 때 활성산소가 생성돼 정상조직의 손상 없이 암세포만 선택적으로 파괴∙치료한다. 광민감제는 특성상 자외선 광을 받으면 붉은 빛(Red Light)의 형광을 낸다. 광민감제가 축적된 암(종양)을 의료진이 손쉽게 관찰할 수 있어 기존의 진단 방법으로는 찾기 어려운 암도 조기에 진단∙치료할 수 있다. 결국 인체 조직 내부 질환의 진단과 치료를 위한 핵심기술은 ‘빛’이다. 하지만 기존 광역학 치료의 경우, 국산 반도체 레이저 기술이 부족해 고가의 외산제품 수입에 의존해 왔다. 더 효과적인 치료를 위한 진단 및 영상 가이드가 제공되지 않을 뿐더러, 자체적인 유지보수 관리가 어려운 상황이었다. 한국전기연구원(이하 ‘KERI’)이 개발한 ‘광역학 진단(PDD) 및 광역학 치료(PDT)용 형광 복강경 복합광원장치 기술’은 ▲복강경용 고출력 LED 광원 기술(암 진단) ▲광역학 치료용 반도체 레이저 기술(암 치료) ▲소형·경량화 광학 설계기술이 결합된 복합 의료기술이다.복강경용 고출력 LED 광원 기술은 광민감제의 인체 투입 및 형광 검출로 보다 명확한 진단을 할 수 있게 해준다. 구조가 간단하고 조립·교체·운용이 쉽다. 광역학 치료용 반도체 레이저 기술은 뛰어난 온도 및 전류제어 기술을 기반으로 출력 안정성을 유지하면서 암을 효과적으로 치료한다. 의료현장에 적용될 경우 표적지향적으로 환부 절개를 최소화해 치료할 수 있다. 특히 발병 후 생존율이 극히 낮은 췌장암과 담도암 등 복강경으로 접근할 수 있는 다양한 의료분야에서 정확한 암 진단과 선택적 치료를 가능하게 할 것으로 기대된다.연구책임자인 배수진 책임연구원은 “복강경 기반 형광영상 광역학 치료기술은 차세대 의료개념인 ‘보면서 치료하는(See-and-Treat)’ 기술을 구현한 것으로 의료산업 전반에 미치는 영향이 매우 클 것”이라 밝히며 “기술이전 상용화를 통해 다양한 암 수술 분야로 확대해 국민 삶의 질 개선에 크게 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.한국전기연구원(KERI)은 해당 기술을 관련 전문기업에 기술이전했다. 수입에 의존했던 반도체 레이저의 수입대체 효과는 물론, 광민감제 약제와 의료기기 융합기술 시너지 효과에 의한 암 치료 신시장 창출에도 기여할 것으로 보고 있다.현재 세계 복강경 시장은 2018년 8조 3천억원(연평균 성장률 7.5%), 세계 광역학 치료 시장은 3조 7천억원(연평균 성장률 7.3%) 규모를 보이고 있다. 한편, 이번 연구는 과학기술정통부 국가과학기술연구회 정부출연금사업인 ‘형광 복강경 장치 상용화 기술 개발’ 과제를 통해 수행됐다.

형광 복강경 복합광원장치 기술 개발

한국전기연구원, '빛으로 암 저격' 광역학 진단치료분야 우위 선점

기사입력 2018-03-20 11:30:14

[산업일보]

의료기기 산업은 타 산업과 비교해 R&D나 제품을 생산하는 주체, 그리고 임상기관이면서 사용자인 병원과의 유기적인 네트워크와 피드백이 기술 상용화의 성패를 좌우할 정도로 중요하다. 현재까지는 글로벌 브랜드 제품에 대한 선호도가 높고, 시장장벽이 높아 새로운 기술에 대한 적용 필요성 및 유용성에 대해 인식과 호응을 얻는데는 애로가 있다. 암 치료에 있어서도 수술적 절제 및 방사선요법, 화학요법이 적용되고 있으나, 기존 치료방법에 반응하지 않는 환자들에 대해서는 치료한계가 존재하고, 의료패러다임이 최소절개 및 표적지향적 치료 방식으로 변화함으로써 새로운 치료방식에 대한 요구가 급격히 증가하고 있다. 의료기기분야에서 영상진단기인 내시경기기 시장이 크게 확대되고 있으며, 특히 복강경은 내시경 가운데 최근 세계시장 규모 성장세가 가장 뚜렷한 기기다. 2015년도 세계 내시경 시장의 30%인 92억 달러 규모이며 2020년에는 약 150억 달러 시장을 형성할 것으로 예측된다.

형광 복강경 복합광원장치

국내 연구진이 고출력 LED 광원과 반도체 레이저를 이용해 빛으로 암을 정확하게 진단하고 표적 치료할 수 있는 차세대 암치료 기술 개발에 성공했다. 출연연구기관이 의료계 현장 수요를 적극 반영해 개발한 기술을 활용하면 부작용을 최소화하면서 보다 효율적으로 암을 진단·치료할 수 있어 생존율이 매우 낮은 췌장암과 담도암의 치료 효과를 크게 높일 것으로 기대된다.

과학기술정보통신부 산하 한국전기연구원(KERI) 광학의료기기연구팀은 최근 암(종양)의 진단과 치료를 위한 '복강경 기반 형광영상 광역학 치료 기술'을 개발했다.

최근 의료계에서는 치료 과정에서 상처를 덜 내 환자의 회복 기간을 줄여주고, 암 치료 후 환자의 삶의 질을 높아질 수 있도록 ‘최소침습 수술’과 암세포만 선택적으로 죽이는 ‘표적지향적 치료’가 확대되는 추세다. 이로인해 빛을 이용해 정상세포는 손상하지 않고 암세포만을 선택적으로 골라 죽임으로써 효과가 좋고 후유증이 적은 ‘광역학 치료(photodynamic therapy, PDT) 기술’과 복부를 절개하지 않고 작은 구멍만을 내고도 복강과 복강 내부 장기를 바라보면서 검사와 수술이 가능한 의료기기인 ‘복강경(腹腔鏡, laparoscope)’이 관심을 받고 있다.

광역학 치료는 빛에 민감하게 반응하는 광민감제가 암세포만 선택적으로 축적되는 성질을 이용한다. 인체 내에 주사된 광민감제가 암세포에 축적되면 이후 내시경으로 특정 파장의 빛을 환부에 조사한다. 이 때 활성산소가 생성돼 정상조직의 손상 없이 암세포만 선택적으로 파괴∙치료한다. 광민감제는 특성상 자외선 광을 받으면 붉은 빛(Red Light)의 형광을 낸다. 광민감제가 축적된 암(종양)을 의료진이 손쉽게 관찰할 수 있어 기존의 진단 방법으로는 찾기 어려운 암도 조기에 진단∙치료할 수 있다.

결국 인체 조직 내부 질환의 진단과 치료를 위한 핵심기술은 ‘빛’이다. 하지만 기존 광역학 치료의 경우, 국산 반도체 레이저 기술이 부족해 고가의 외산제품 수입에 의존해 왔다. 더 효과적인 치료를 위한 진단 및 영상 가이드가 제공되지 않을 뿐더러, 자체적인 유지보수 관리가 어려운 상황이었다.

한국전기연구원(이하 ‘KERI’)이 개발한 ‘광역학 진단(PDD) 및 광역학 치료(PDT)용 형광 복강경 복합광원장치 기술’은 ▲복강경용 고출력 LED 광원 기술(암 진단) ▲광역학 치료용 반도체 레이저 기술(암 치료) ▲소형·경량화 광학 설계기술이 결합된 복합 의료기술이다.

복강경용 고출력 LED 광원 기술은 광민감제의 인체 투입 및 형광 검출로 보다 명확한 진단을 할 수 있게 해준다. 구조가 간단하고 조립·교체·운용이 쉽다. 광역학 치료용 반도체 레이저 기술은 뛰어난 온도 및 전류제어 기술을 기반으로 출력 안정성을 유지하면서 암을 효과적으로 치료한다. 의료현장에 적용될 경우 표적지향적으로 환부 절개를 최소화해 치료할 수 있다. 특히 발병 후 생존율이 극히 낮은 췌장암과 담도암 등 복강경으로 접근할 수 있는 다양한 의료분야에서 정확한 암 진단과 선택적 치료를 가능하게 할 것으로 기대된다.

연구책임자인 배수진 책임연구원은 “복강경 기반 형광영상 광역학 치료기술은 차세대 의료개념인 ‘보면서 치료하는(See-and-Treat)’ 기술을 구현한 것으로 의료산업 전반에 미치는 영향이 매우 클 것”이라 밝히며 “기술이전 상용화를 통해 다양한 암 수술 분야로 확대해 국민 삶의 질 개선에 크게 기여할 것으로 기대한다”고 말했다.

한국전기연구원(KERI)은 해당 기술을 관련 전문기업에 기술이전했다. 수입에 의존했던 반도체 레이저의 수입대체 효과는 물론, 광민감제 약제와 의료기기 융합기술 시너지 효과에 의한 암 치료 신시장 창출에도 기여할 것으로 보고 있다.

현재 세계 복강경 시장은 2018년 8조 3천억원(연평균 성장률 7.5%), 세계 광역학 치료 시장은 3조 7천억원(연평균 성장률 7.3%) 규모를 보이고 있다.

한편, 이번 연구는 과학기술정통부 국가과학기술연구회 정부출연금사업인 ‘형광 복강경 장치 상용화 기술 개발’ 과제를 통해 수행됐다.

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이상미 기자 sm021@kidd.co.kr

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