호흡 기도의 표면에는 평균 7μm(마이크로미터) 길이의 섬모들이 돋아 있다. 이 섬모들은 기도 속 병원균이나 바이러스 등을 가래를 통해 몸 밖으로 내보내는 역할을 하기 때문에 섬모세포의 운동성을 살펴보면 호흡기 건강을 진단할 수 있다.

융합의학과 김준기 교수, 중앙대 전자전기공학부 최우준 교수, 서울의대 호흡기내과 연구진으로 구성된 공동 연구팀은 호흡 기도 섬모세포의 운동성을 효과적으로 측정하기 위해 모션 콘트라스트 영상법과 이미지 상관법에 기반한 새로운 방식의 섬모세포 운동횟수 자동측정 기술을 개발했다.

모션 콘트라스트 영상법을 이용하면 고속 카메라로 획득한 원본 영상에서 섬모운동에 따른 신호만 선별적으로 추려내 개별 섬모세포의 형상과 위치를 뚜렷하게 볼 수 있다. 이미지 상관법은 개별 섬모세포가 포함된 영역에서 프레임 별로 신호패턴의 유사성을 수치화해 개별 섬모의 운동횟수를 정확히 측정할 수 있게 해준다. 연구팀은 최종적으로 매트랩 언어를 이용한 프로그래밍을 통해 사용자가 선택한 영역 내에 위치한 섬모들의 운동횟수를 자동으로 검출하고 영상화·정량화하는 소프트웨어 툴을 완성했다.

연구 책임자인 김준기 교수는 “호흡 기도 섬모운동 측정기술은 공학과 기초의학의 유기적인 협력을 바탕으로 개발됐다. 디지털 이미지 처리기술로 활용될 가능성이 높아 기초의학과 생명과학 연구에 바로 적용해도 큰 무리가 없다. 임상적용을 위해 세포 촬영이 가능한 고해상도 내시경과 임상 친화적인 소프트웨어 툴을 추가 개발할 계획이다”라고 말했다.

이번 연구 결과는 의료영상연구 분야 권위지인 「전기전자기술자협회 트랜잭션 온 메디컬 이미징」에 최근 게재됐다.