첨단 위상차 X선 영상, 고대 미라의 혈관과 신경 드러내

• 새로운 전파 기반 위상차 영상, 고대 유해의 연조직을 디테일하게 포착
• 3D 고공간 세포 및 아세포 수준 해상도 생성
• 고대인의 생활양식, 질병, 사인 이해에 도움

X선 방사선 촬영과 컴퓨터 단층촬영(CT)은 동물과 인간 미라의 비파괴 분석에 가장 널리 사용되는 기술입니다. 이 X선 방법론은 흡수 대비에 의존하며, 고병리학(paleopathology)과 고고학 분야에서 매우 유용했습니다.

흡수 대비는 뼈와 기타 치밀한 물질 검사엔 훌륭하지만, 연조직에 대해서는 충분한 디테일을 제공하지 못합니다. 그래서 스웨덴 KTH 왕립공과대학 연구진은 전파 기반 위상차 영상(propagation-based phase-contrast imaging)을 제안했습니다.

이 새로운 방법은 미라와 기타 고대 유해의 연조직을 현미경 수준까지 영상화할 수 있습니다. 연구의 주된 목표는 고대 연조직 검사를 위한 기존 CT의 효과적인 대안을 제공하는 것입니다.

이 연구에서 연구진은 지중해 박물관 소장 이집트 미라화된 인간 오른손을 검사했습니다. 이 손은 남성 것으로 기원전 400년경 것으로 추정됩니다.

출력 이미지 해상도

실험 설정 개략도 | 연구진 제공

기존 CT가 시료의 X선 흡수에 의존하는 반면, 전파 기반 위상차 CT는 X선의 유도된 위상 이동을 조사합니다. 연조직에서 위상 이동이 X선 흡수 에너지보다 거의 3배 크기 때문에, 세포 수준 해상도의 디테일로 우수한 품질을 출력해 연구자들이 다양한 조직 유형을 더 잘 구분할 수 있게 합니다.

참조: Radiology | doi:10.1148/radiol.2018180945 | RSNA

구체적으로 3D 고공간 세포 및 아세포 수준 해상도를 생성해 연조직 발견을 강화하고 건강한 조직과 병리적 조직 간 구분을 쉽게 만듭니다.

연조직을 보여주는 미라 손 CT (우측) | 연구진 제공

기존 2D 기술은 단일 방향 보기만 가능해 특징을 놓칠 위험이 있습니다. 반면 위상차 CT는 재구성된 이미지를 임의 영역에서 탐색하거나 전체 볼륨으로 렌더링할 수 있는 옵션을 제공합니다. 이는 유전적 또는 생화학적 검사를 위한 샘플 추출에 매우 유용할 수 있습니다.

최종 이미지 해상도는 6~9 마이크로미터 사이였습니다. 따라서 연구진은 신경, 혈관, 지방세포의 잔해를 관찰할 수 있었습니다. 사실 손톱 바닥의 혈관을 성공적으로 탐지하고 여러 피부 층을 구별했습니다.

향후 전망

이 연구는 기존 CT가 연조직 고병리학에 사용된 구형 기술(가혹한 조직 추출과 화학 처리 필요, 고대 연약한 표본에 해로움)보다 유리함을 지적합니다. CT가 고대 유해 조사 표준 방법이 된 것처럼, 연구진은 전파 기반 위상차 영상이 곧 기존 방법을 대체할 것으로 믿습니다.

참고: 질병 더 잘 식별하는 새로운 내시경 영상 카테터 클래스

이 새로운 기술은 고고학자들이 연조직에서 상세 데이터를 추출해 고대인의 생활양식, 질병, 사인을 더 잘 이해하도록 도울 것입니다. 전반적으로 가상 조직학(virtual histology)의 새로운 가능성을 열어 궁극적으로 기존 침습적 방법 필요성을 줄입니다. 결국 이는 의학 연구와 고병리학에서 유용한 발견으로 이어질 것입니다.