유방암 조기 진단의 새로운 패러다임: 멀티모달 이미징 기반 모바일 진단 디바이스 개발
유방암 조기 진단의 새로운 패러다임: 멀티모달 이미징 기반 모바일 진단 디바이스 개발
“방사선 없이, 손끝의 진단으로 생명을 구하다.”차세대 유방암 조기 진단 기술이 모바일 기반으로 진화하고 있습니다.
doi:10.9718/JBER.2025.46.2.134
서론: 유방암, 생존율의 열쇠는 '조기 진단'
유방암은 전 세계 여성 암 발생률 1위로, 특히 조기 진단 여부에 따라 생존율에 극명한 차이를 보입니다.
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병기 0~2기 생존율: 90% 이상
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병기 4기(전이암) 생존율: 22.2% 이하
하지만, 고비용 영상 장비와 전문 인력 부족으로 인해 조기 진단의 접근성은 매우 제한적입니다. 이러한 한계를 극복하기 위해, 휴대형 멀티모달 이미징 기반 디바이스가 제안되었습니다.
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| Fig. 1. Forecast of global cancer incidence and mortality (2022–2050) |
기존 유방암 진단 방법의 한계
| 진단 방법 | 장점 | 단점 |
|---|---|---|
| CBE (촉진) | 저비용, 비침습 | 검사자 주관, 정확도 낮음 |
| Mammography | 미세 석회화 관찰 가능 | 방사선 노출, 치밀 유방에서 민감도 저하 |
| Ultrasound / MRI | 정밀 진단 | 고가, 대형 장비 필요 |
현재까지 사용되는 진단법들은 비용과 접근성 측면에서 중·저소득 국가 및 원격 지역에서 한계를 드러내고 있습니다.
혁신 기술: TSDOIS란?
TSDOIS (Tactile Sensation and Diffuse Optical Imaging System)는 두 가지 진단 기술을 결합한 휴대형 유방암 조기 진단 장비입니다.
TSI (촉감 영상)
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전반사 기반 광도파관을 이용해 탄성도, 크기, 깊이 정보를 추출
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손가락 촉감을 모사하여 종양의 물리적 특성 정량화
DOI (확산 광학 영상)
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638nm 적색광 반사도 기반으로 헤모글로빈 농도 측정
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고혈류 병변을 비침습적으로 가시화
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| Fig. 2. TSDOIS Schematic: 촉감 영상 및 광학 영상 융합 시스템 구성 |
팬텀 실험으로 검증된 진단 성능
총 10종의 팬텀을 제작하여 다양한 변수(탄성도, 깊이, 크기, 적색농도)를 변경하고 분석함.
[1] 탄성도 실험 결과
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100kPa 결절에서 TSI 강도 최고
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탄성도 클수록 명확한 결절 경계 시각화 가능
[2] 깊이 실험 결과
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얕은 결절일수록 TSI 반응 강도 증가
[3] 크기 실험 결과
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직경 20mm > 14mm에서 중심 픽셀 강도 증가
[4] 적색농도 실험 결과 (DOI)
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헤모글로빈 농도 높을수록 반사광 약해지고 이미지 어두워짐
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| Fig. 3. TSI/DOI 이미지의 2D Colormap 및 3D Surface Plot 시각화 |
🧬 기술적 원리 요약
| 구성 요소 | 원리 | 특징 |
|---|---|---|
| PDMS 광도파관 | 전반사 기반 TIR | 손가락 피부 3층 구조 재현 |
| 638nm LED | 혈류 흡수 기반 광학 반사도 | 헤모글로빈 밀도 측정 |
| WiFi + 카메라 | 실시간 영상 송출 | 모바일 연동 가능 |
| 저전력 MCU | 휴대용 전원 설계 | 배터리 충전식, 사용자 친화 UI |
향후 확장성: AI + TSDOIS
향후에는 머신러닝 기반의 자동 분석 알고리즘을 탑재하여 다음과 같은 확장이 가능합니다.
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AI 기반 병변 탐지
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다파장 LED를 활용한 정밀 혈류 분석
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원격진료 및 자가검진 플랫폼화
결론 및 임상적 의의
"방사선 없이, 손 끝의 진단으로 유방암 생존율을 높인다."
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TSDOIS는 기존 영상 장비의 고비용, 방사선 위험이라는 단점을 극복하고
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중저소득국가, 농어촌, 원격지, 자가진단 환경에서도 유방암 조기 진단을 가능하게 합니다.
현재는 팬텀 실험 기반이지만, 향후 IRB 승인 및 임상 데이터 기반 성능 검증이 진행된다면, 의료기기 인허가 및 상용화를 통해 세계 유방암 진단 시장의 게임체인저가 될 수 있습니다.
참고문헌
[1] H. Sung et al., “Global Cancer Statistics 2020: GLOBOCAN Estimates of Incidence and Mortality Worldwide,” CA Cancer J Clin., vol. 71, no. 3, pp. 209-249, 2021.
[2] S.Y. Kim et al., “Breast Cancer Facts & Figures 2024,” Korean Breast Cancer Society, 2024.
[3] E.H. Park et al., “Cancer Statistics in Korea,” Cancer Res Treat., vol. 56, no. 2, pp. 357-371, 2024.
[4] M.M. Costa et al., “Diagnostic accuracy of a novel palpation device,” Cancer Res., vol. 80, no. 4 Suppl., 2020.
[5] H.M. Bizuayehu et al., “Global Disparities of Cancer and Its Projected Burden in 2050,” JAMA Netw Open, vol. 7, no. 11, e2443198-14, 2024.
[6] L.J. Pierce et al., “Ten-year results of breast-conserving surgery in BRCA patients,” J Clin Oncol., vol. 24, no. 16, pp. 2437-2443, 2006.
[7] W.H. Goodson III and D.H. Moore II, “Clinical breast examination and delayed diagnosis,” Arch Surg., vol. 137, no. 10, pp. 1152-1156, 2002.
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