초고속 혈관조영 설치류 망막 OFDI 시스템

Abstract

망막은 척추동물 눈의 내벽을 구성하는 신경세포의 얇은 충으로 시각 형성의 중추로서 매우 중요하다. 이러한 망막에 변형이 일어날 경우 시력의 저하가 올 수 있으며 심하면 실명에 이르기도 한다. 대표적으로 황반에 변성이 생길 경우 발생하는 AMD의 경우 전 세계적으로 65세 이상 인구에서 시력 상실의 가장 주요한 원인으로 나타나고 있다. 따라서 이러한 질병들의 병리적 연구는 매우 중요하다. 안질환의 병리적 연구는 주로 생쥐와 쥐 등의 설치류의 눈으로 진행된다. 설치류는 사람과 같은 포유류이기 때문에 분자단위의 기능적 메카니즘이 사람과 유사하고, 면역계, 내분비계, 신경계, 호흡계, 골격계 등 생리적 체계가 매우 유사하기 때문이다. 2세대 Optical Coherence Tomography 중 하나인, Optical Frequency Domain Imaging 시스템은 비침습적이고 비접촉으로 이미징이 가능할 뿐만 아니라, 감도가 좋고 이미징 속도가 빨라 생체 이미징에 적합하다. 특히 OFDI는 기존의 이미징 장치와 달리 단층 촬영이 가능할 뿐만 아니라 혈관 촬영까지 가능하여 망막을 이미징 할 수 있는 대표적인 장치로 손꼽힌다. 본 연구는 생쥐와 쥐의 망막의 단층 정보뿐만 아니라 혈관 정보도 이미징이 가능한 다기능 설치류 망막 OFDI 시스템 개발을 목표로 한다. 본 연구의 OFDI 시스템은 230kHz로 발진하는 1024nm의 레이저가 사용된다. 또한 설치류의 망막 이미징에 적합한 스캐닝 광학 시스템이 사용되었다. 한번의 A-scan으로 한 위치의 단층 이미지 정보를 얻을 수 있고, 이를 B-scan하여 3D 볼륨 정보를 얻는다. 혈관 이미지는 같은 위치를 두 번 이상 스캔한 뒤, 두 단면 이미지의 Complex Differential Variance 정보 계산하여 축 방향으로 프로젝션하여 완성한다. 모든 정보는 설치류 안구의 움직임을 보정하기 위해 움직임 보정 후처리 알고리즘이 적용되어 계산되었다. 각 이미지는 1024 x 1024 픽셀로 이루어져 있으며 한 프레임 당 8.9 ms, 총 27.35 sec의 시간이 소요된다. FOV는 생쥐의 경우 1.4mm x 1.65mm, 쥐의 경우 2.5mm x 3.12mm 이다. 모든 동물 실험과정은 카이스트 동물실험윤리위원회에 의해 승인되었으며, 생쥐는 C57BL/6 종이, 쥐는 Sprague Dawlet 종이 사용되었다.