아주 미세한 초점을 형성하며 뻗어 나가는 레이저 광선이 암 치료에서 부터 시력 교정에 이르는 많은 의료 시술에 사용되고 있습니다.
최근, 레이저 광선을 이용해서 신체 조직을 살펴볼 수 있는 방법이 개발됐습니다. 이 방법은, 신체 조직 세포가 자연스럽게 빛을 발할 수 있는 점에 착안해 개발되었습니다. 이 방법이 실용 단계에 들어서면, 의사들은 환자의 병을 진단하기 위한 특정 부위의 살점을 떼어내야 하는 수술을 피하게 될런 지도 모른다는 소식입니다.
좀 더 자세한 보돕니다.
환자의 피부 조직에 이상이 있는 지를 현미경으로 살펴 보기 위해, 의사들은 매일 환자로 부터 피부의 일부를 칼이나 바늘로 도려내는 수술을 집도합니다. 이런 수술은 신체에 상처를 내게 됩니다. 또한, 이 상처가 아물기 위해서는 여러 날이 경과해야 하고, 떼어낸 피부를 검사하는 의료진도 조직 검사에 필요한 염색 약품의 독성으로 인해 피해를 입을 가능성이 있습니다.
미국의 국립 과학 한림원, National Academy of Sciences 에서 최근 거론된 한 연구는, 수술 없이도, 조직의 각 세포를 단 몇 분 내에 예전의 도려낸 살점에서 볼 수 있는 것 처럼 검사할 수 있는 레이저 기법을 소개하고 있습니다. 이 방법은 레이저 광선과 특수 현미경을 복합해서 개발된 것입니다.
이 연구 논문을 발표한 코넬 대학과 하바드 대학교의 연구팀들은, 새로 개발된 방법으로 동물 및 사람의 뇌 기능 세포에서 암세포에 이르기 까지 모든 세포를 관찰할 수 있었습니다. 세포 조직을 염색하지 않고도 아주 미세한 부분 까지 볼 수 있었다면서, 다시 말해, 우리가 사용한 방법은 피부에 상처를 거의 내지 않았다고 웹씨는 말했습니다."
코넬 대학에서 물리학과 공학을 연구하고 있는 와트 웹 (Watt Webb)웹씨는 새로운 방법을 창안한 연구진의 한 사람입니다. 이 연구진은 새 방법을 사용해서 피부 속을 거의 1 밀리 미터까지 관찰할 수 있었습니다.
피부 안을 화안히 들여다 보면서, 혈액 순환이며 피부 밑의 섬유 단백질 구조를 포함해 모든 것들을 볼 수 있었고 이 같은 관찰은, 질병에 관한 연구를 할 때 원인 규명을 용이하게 해 준다는 것입니다. 조만간, 실제 임상에도 이 기술이 유용하게 적용되리라고 생각한다고 웹씨는 강조합니다.
이 레이저를 사용하는 새로운 방법을 성멸하겠습니다. 우리 신체를 구성하는 일부 분자들은 특정 종류의 광선을 밑에서 쪼이면 빛을 발하는데, 일반적으로, 피부의 일부 분자가 빛을 발하기 위해 필요한 에너지는 그 열량이 높기 때문에 피부를 손상시킬 수도 있습니다.
그러나, 적외선같은 저 에너지 광선은 피부에 미치는 손상의 정도가 훨씬 덜하며, 피부 밑을 관찰하기에는 아주 적절한 광선입니다. 따라서, 연구진은 1 초에 8천 만 번이라는 아주 짧은 간격으로 적외선을 방사하는 레이저 광선을 사용하고 있습니다. 이 레이저 광선으로, 현미경을 통해서, 사람 모발의 100분의 1 도 안되는 아주 미세한 영역의 피부에 초점을 맞추는 것입니다.
레이저 광선이 아주, 매우 짧은 간격으로 쏘여지지만, 그 짧은 간격 사이에 상당량의 광자가 방사된다는 것입니다.
최소한도 2개의 광자 에너지가 합해져야만 신체 중 일부 분자로 하여금 빛을 발하게 할 수 있다고, 코넬 대학의 연구진 가운데 한 사람인 워런 지펠 (Warren Zipfel)씨는 설명했습니다. 즉, 고밀도의 광자를 가진 짧은 간격의 레이저 광선이, 자연 광선보다 더 용이하게 신체 피부 분자로 하여금 빛을 발하게 만드는 것입니다. 레이저 광선을 쏘이면, 피부 분자에 2개의 광자가 동시에 부딪힐 확률이 더 높아집니다. 2개의 광자가 신체 피부에 동시에 부딪히면, 빛을 발하는 피부 분자들은 마치 피부에 손상을 줄만한 더 높은 에너지를 가진 1개의 광자가 피부에 부딪혔을 때와 같은 반응을 보이게 됩니다.
일반적으로, 태양 광선을 사용하게 되면, 광자 2개가 피부의 같은 곳에, 그리고, 같은 시간에 정확하게 부딪힐 확률이 결코 클 수가 없고, 짧은 간격의 빛을 집중적으로 쏘아 댈 수 있는 오늘날 개발된 레이저 광선만이 이 같은 확률을 높힐 수 있다는 것입니다.
이런 과정을 통해 얻어지는 다색체로 된 피부 조직 세포의 영상은 현미경과 컴퓨터에 의해 복사되서, 아주 자세한 3차원으로 된, 살아 있는 조직 세포를 담은 사진으로 나타난다고 지펠씨는 설명했습니다.
아주 고밀도의 영상을 만들 수 있는데, 예를 들면, 마치 우리가 책을 펼쳐 보지도 않고 100번 째 페이지를 직접 들여다 보는 것과 같은 것이라고 지펠씨는 말합니다.
이 번 연구팀에 참여하지 않은 위스칸신 주립 대학교의 광학 기술 전문가인 죤 와이트 (John White)씨는, 천연색으로 된 조직 세포 사진들로 부터 한 개 조직의 여러 모습을 동시에 볼 수 있다고 경탄했습니다. 이 같은 영상은, 조직을 떼어 내는 수술을 하는 경우, 많은 염색료를 사용해야만 볼 수 있는 것이었습니다.
이번에 새로 개발된 방법으로, 의사들은 단지 피부 조직의 광학적인 특성만을 사용해서 필요한 정보를 바로 읽어 낼 수 있다는 것입니다.
워런 지펠씨와 그의 연구팀은 신 기술을 향상시키기 위해 노력하고 있습니다. 연구진들은 레이저를 얇고 잘 휘어지는 유리 섬유에 부착시켜서 레이저 광선을 쏘는 방법을 연구하고 있습니다. 이들은, 이런 광학 섬유를 신체 안에 삽입함으로써, 피부의 1 밀리 미터 속보다 더 깊은 곳을 보기를 바라고 있습니다. 이것이 성공하게 되면, 의사들은, "바이압시즈," 즉 피부를 도려 내는 조직검사대신, 이 기술을 사용해서 각종 질환의 원인을 규명하게 될 것입니다.