뇌 MRI, 한번 찍으면 22개 지표가…'흑백 TV' 시대 끝났다

단 한 번의 자기공명영상(MRI) 스캔으로 뇌의 구조, 기능, 화학적 대사 정보를 담은 22가지 정량적 바이오마커 지도를 그리는 신기술이 개발됐다.

중국 매체 바이오온 등에 따르면, 미국 일리노이 대학교 어바나-샴페인 캠퍼스의 량즈페이 교수 연구팀은 이 같은 내용의 'MRx' 기술 개발 연구 결과를 국제학술지 '네이처(Nature)'에 지난 6일(현지시간) 게재했다.

기존 임상 MRI는 해부학적 구조(T1), 부종(T2), 세포 밀도 등을 보기 위해 각기 다른 방식으로 여러 번 촬영해야 했다. 이는 시간이 오래 걸릴 뿐만 아니라, 병변을 '보는' 수준에 그쳐 조직 특성을 정밀하게 '측정'하기는 어려웠다. 특히 신경세포의 건강 상태나 종양 관련 정보를 담은 핵심 대사물질은 관찰이 불가능했다.

연구팀이 개발한 MRx 기술은 기존의 개별 신호 선택 방식에서 벗어났다. 새로운 펄스 시퀀스를 통해 구조 정보는 물론 다양한 대사물질 신호까지 한 번에 포착하고 인코딩한다. 이후 물리 법칙 기반의 머신러닝 알고리즘을 이용해 방대한 데이터를 재구성하고 분리, 최종적으로 22종의 바이오마커 지도를 정량적으로 생성한다.

연구팀은 뇌종양 및 다발성 경화증 환자를 대상으로 MRx 기술의 유효성을 검증했다. 22종의 바이오마커를 통합해 3차원 픽셀(복셀) 단위로 '조직 상태 지표'를 산출한 결과, 기존 MRI로는 구분이 어려웠던 뇌종양의 아형을 효과적으로 분류했다. 또한 다발성 경화증 환자의 병변을 더욱 세밀하게 특성화하는 데 성공했다.

이번 연구는 MRI를 '형태'만 보는 정성적 도구에서 '특성'을 측정하는 정량적 장비로 한 단계 발전시켰다는 평가를 받는다. 특히 초고가 장비가 아닌 표준 3T 임상 스캐너에서 구현돼 빠른 임상 적용이 기대된다. 연구팀은 MRx 기술이 향후 뇌 질환의 조기 발견, 정밀 진단, 치료 반응 평가 능력을 크게 향상시킬 것으로 전망했다.