최근 의료장비의 융합이 새로운 패러다임으로 자리매김하고 있는 가운데 세계적인 헬스케어 기업 ‘지멘스(SIEMENS)'社의 첨단 융합장비가 주목받고 있다. 2010년 북미방사선의학회(RSNA)에서 최초 공개된 '바이오그래프mMR'이 바로 그것.
이는 인체조직의 해부학적 영상과 물질 대사 및 기능적 분석이 가능한 MR과 인체의 세포 활동과 대사 상태를 분자 수준까지 검사할 수 있는 PET의 장점이 결합된 일체형 PET/MR로서, 등장과 동시에 한층 업그레이드 된 융합영상 시대의 개막을 예고하고 있다.
‘융합’ 에의 열망, 일체형 PET/MR 탄생 실현
1960년대 의료계는 PET, MR, CT 등 다양한 영상 기법들이 단독으로 가지고 있는 임상적 유용성을 기반으로 보다 정확한 진단을 가능케 할 융합장비의 개발을 위한 시도들이 이어졌다. 이를 통해 90년대 말 PET과 엑스선 CT를 결합한 융합영상기기(Hybrid Imaging System)인 PET/CT가 등장하게 되고, 이를 필두로 단일 검사를 통한 높은 수준의 영상을 얻을 수 있게 되었다.
하지만 영상왜곡, 방사선 노출 등의 한계점이 드러나자 이를 해결하기 위한 광범위한 노력이 이어졌다. 이는 곧 양전자단층촬영(PET)과 자기공명영상(MRI)을 결합하려는 시도로 이어지게 되고 분리형 PET/MR의 단계를 거쳐 마침내 일체형 영상기기인 '바이오그래프mMR' 의 등장을 맞이하게 된다.
융합영상의 새로운 가능성 제시
'바이오그래프mMR' 탄생 이전에는 PET을 통해 분자정보를 획득하고 MR을 통해 순차적으로 각각 영상을 찍은 후 결합하는 형태의 분리형 PET/MR이 사용됐다. 하지만 각 기기마다 따로 촬영이 진행되기 때문에 찍는 사이 환자의 무의식적인 움직임에 의해 왜곡된 결과가 발생하기도 했고, 동시 영상을 얻을 수 없는 등의 문제점이 발견되기 시작했다. 더욱이 MR과 PET를 개별적으로 진행하기 때문에 촬영시간도 1시간이 넘게 소요되는 등 어려움이 초래된 것.
이를 해결할 대안이 묘연하던 찰나, 지멘스사의 일체형 PET/MR '바이오그래프mMR' 등장했다. 이는 'MR의 강력한 자기장이 PET부품의 기능을 방해하는 문제로 두 기기의 통합 기술은 불가능한 것' 이라는 기존의 우려를 불식시킴과 동시에 분리형 PET/MR이 가지고 있던 기능적인 부분을 전면적으로 개선해냈다. 동시에 높은 해상도까지 겸비한 3테슬러급의 하이브리드 시스템을 선보임으로써 융합영상의 새로운 가능성을 제시하기에 이른 것이다.
한몸이 된 'MR'과 'PET, 진단시간 50% 단축 
기존의 MR과 PET를 개별적으로 진행할 경우에는 전신촬영에 있어서 약 1시간 가량이 소요됐다. 하지만 한 몸이 된 '바이오그래프mMR'은 고해상도 영상화가 가능한 표면 코일(Coil)과 현존 최대의 FoV(Field of View)를 갖는 최고 민감도의 PET 탐지 센서를 이용하여 30 분으로 단축시켜 환자와 의사의 편의성을 크게 높였다.
그뿐 아니라 기기가 차지하는 공간 또한 절반 정도로 축소시켜 공간활용을 효율화했다. 또한 전리방사선(ionizing radiation)을 방출하지 않는 저선량 기기로 촬영 시 방사선 노출을 최소화할 수 있는 것도 큰 장점이다. 이에 따라 방사선 노출량을 줄여 소아, 노약자, 여성 등 피폭에 민감한 환자도 촬영이 가능하며 질병의 진행 과정을 관찰하기 위해 여러 차례 검사할 때도 PET/CT에 비해 방사선 노출 문제에서 좀 더 자유로울 수 있다.
▶ (사진) PET와 MR의 전신 촬영이 가능한 바이오그래프mMR.
몸 전체에 돌고 있는 혈액의 흐름까지도 관찰할 수 있다.
하이브리드 영상 진단의학의 '마중물' 될 것
바이오그래프 mMR은 MRI와 PET검사를 순차적으로 실시하는 방법에 비해 진단과 치료 계획 수립 모든 면에서 훨씬 더 정확한 결과를 얻을 수 있을 것으로 기대되고 있다.
예를 들어 뇌와 같이 연부 조직의 비율이 높은 부분을 영상화 할 때 MRI 뿐 아니라 동 시간대의 PET 영상을 결합했기 때문에 암 전이와 같은 암의 미세한 변화까지도 훨씬 더 쉽고 정확하게 찾아 낼 수 있다. 기존 검사법에 비해 종양의 확산을 더 정밀하게 확인할 수 있으며 이는 곧 방사선 치료에도 영향을 미친다.
또한 우울증, 치매, 정신분열증, 강박장애 등 정신 상태와 관련한 질환을 새로운 방법으로 검사할 수 있을 것으로 보인다. 파킨슨병과 같은 영역에서는 복잡한 약리 작용의 단계를 알아보는 데 응용할 수도 있으며, 알츠하이머 환자를 mMR로 검사한다면 구조적․기능적․대사적 변화 사이의 상관성을 새로운 방식으로 접근할 수 있을 것으로 기대된다.
또한 새로운 바이오마커나 치료법 개발 등 연구분야 뿐만 아니라 질병의 조기 진단과 진행 관찰, 수술 등 치료 계획과 치료 관리를 포함한 광범위한 분야에서도 분자 MR의 응용가능성이 점쳐지는 바, 장차 하이브리드 영상진단의학의 발전을 견인할 마중물로서의 역할을 훌륭히 해낼 수 있을 것으로 기대된다.
Q1. PET-CT에 이어 MR과 PET의 일체형 결합, 또 한번 세계 최초다. 기존 PET과 MR을 개별적으로 촬영할 경우와 비교, 가장 뚜렷한 강점은 무엇인가.
바이오그래프 mMR은 현존하는 영상 기기 중 가장 첨단의 기기로 평가 받고 있다. 연부 조직의 시각화와 특이도가 우수한MR의 장점과 질환에 따른 대사적∙생리적 활동에 대한 신호 검출 민감도가 뛰어난PET의 장점을 결합하여 의료진, 환자, 병원 각각 기존에 비해 월등히 향상된 혜택을 제공한다.
PET과 MR을 개별적으로 촬영할 경우, 두 영상을 결합할 때 환자의 움직임으로 인해 병변 간의 위치적 오차가 생기거나 왜곡될 우려가 있으며, 영상을 결합하는 과정에서도 역시 오차가 발생할 수 있다. 바이오그래프 mMR은 순차 촬영이 아닌 동시 촬영으로 오차 발생을 최소화 함으로써 현재 환자 상태의 정확한 확인 및 향후의 치료 계획을 세우는데 큰 도움을 준다.
정확한 위치 정보를 얻는다는 것은 엉뚱한 부위에서 조직 샘플을 채취하는 실수를 방지하고, 종양의 확산을 더욱 정밀하게 확인하게 되면서 향후 방사선 치료에도 긍정적인 영향을 미친다.
PETCT와 비교 했을 때는 크게 두 가지 장점이 있다. 첫 번째는 암 환자 등 정기적으로 PETCT를 촬영하는 환자들에게 발생할 수 있는 방사선에 대한 우려를 줄였다는 점이다. MR은 자기장을 원리로 하므로 CT를 찍을 때 나오는 전리 방사선에 대한 우려가 없고, 반복적으로 검사를 하는 것이 가능하다. 또한 CT로 확인이 어려운 연부 조직 – 척추나 뇌 등을 더 명확한 영상으로 볼 수 있게 되었으며 종양의 확산을 더욱 정밀하게 확인이 가능해진다.
현재 MR과 PET 일체형 의료기기는 지멘스 헬스케어의 ‘바이오그래프 mMR’이 유일하다.
Q2. 세계적으로 약 20여대가 보급됨과 동시에 지난 7월 23일(월)부터 영남대학교 의료원에서 국내 첫 가동을 시작했다. 사용자들의 반응 및 기타 만족도는 어떠한가?
2010년 북미방사선학회(RSNA)에서 선보인 이후 전세계적으로 바이오그래프 mMR의 유용성과 잠재된 임상적 가치에 대해 세계 의료진들은 뜨거운 반응을 보이고 있다. 현재 세계적으로 약 20여 대가 넘게 보급이 되어 임상 및 연구용으로 이미 활발하게 이용 되고 있고, 바이오그래프 mMR이 가지는 새로운 가능성도 발견될 것으로 기대된다.
아직 도입 초기 단계이지만 이미 세계적 수준에 도달해 있는 국내 의료계 역시 새로운 임상의 가능성을 열어준다는 점에서 사용자들의 만족도는 높을 것으로 생각된다. 국내에는 현재 아시아에서 3번째로 영남대학교병원에서 ‘바이오그래프 mMR’ 1대가 가동을 시작했으며 곧 서울대학교병원에 1대가 추가로 도입될 예정이다.