[미리안 브리핑] 라식 발전에 기여한 칠면조

대부분의 사람들은 추수감사절 저녁식사 후 남은 칠면조로 무엇을 할 것인가 고민하게 될 때 칠면조 샌드위치, 칠면조 파이 혹은 좀 더 멋진 것을 원한다면 칠면조 테트라치니 등이 생각날 것이다.

하지만 IBM 연구팀의 경우 남은 칠면조가 오늘날 가장 크게 일상을 변화시키는 시력 교정 장치 중 하나인 레이저 각막 절삭 성형술인 라식(lasik)에 영감을 준 중요 물질이었다.

1981년 추수감사절 다음날 IBM 토마스 J. 왓슨 연구 센터 연구원인 란가스와미 스리니바산은 카페테리아가 아닌 그의 연구실로 조금의 칠면조를 일터로 가져왔다.

그 해 대부분을 IBM 동료인 제임스 윈과 사무엘 블럼과 함께 한 스리니바산은 불화 아로곤(ArF) 엑시머 레이저인 그들 연구실의 새로운 기구를 사용할 수 있는 적당한 동물 조직을 찾고 있었다. 세 사람은 이 짧은 펄스를 가진 자외선 광 레이저가 주위 혹은 하부 세포들의 손상 없이 조직을 통해 깨끗하게 절삭할 수 있을 것이라고 생각했다. 만약 그들이 이 능력을 실현할 수 있다면 엑시머 레이저는 수술 장비로서 향후 많이 사용될 수 있을 것이라고 믿었다.

윈은 그 당시 세 사람이 나비 날개와 금붕어 꼬리와 같은 복잡한 조직에 관해 이야기했고 카페테리아에서 무언가 이용할 수 있을 것이지만 햄버거와 같이 잘린 고기는 쉽게 해석될 결과들을 얻기 위해 너무 거친 피부를 가졌다고 회고했다.

추수감사절 당일, 호박 파이와 여러 가지 음식들 중 스리니바산은 음식 판 위에서 엑시머 레이저 시험에 쓰일 완벽한 물체를 발견했다. 스리니바산은 몇 가지 연골조직을 가진 칠면조 뼈를 얻기 위한 아이디어로 다음달 연구실로 이 칠면조를 가져왔으며 이 조직이 꽤 단단했고, 표면이 레이저 조사 효과를 관찰하기 쉽게 부드러웠기 때문에 현명한 선택이었다고 윈이 말했다.

이는 3천만명 이상 시력을 교정하기 위해 20년 동안 전세계에서 이용된 라식과 광굴절 각막 절제 (PRK), 굴적 눈 수술 기술을 곧 이끈 첫 번째 시험 물체로 알려졌다.

역사적인 첫 시험은 32년 전 실시되었다. 스리니바산이 전날 밤 저녁식사로 먹었던 것에 ArF 엑시머 레이저로 많은 수의 10ns 펄스 광으로 태웠다. 이를 광학 현미경으로 관찰했을 때, 조직에서 빔이 조사된 깨끗하게 보이는 절개가 보였다.

블럼과 함께, 스리니바산은 얼마나 많은 펄스들이 절삭하는데 사용되는지, 에너지 양을 조절하는 것과 근처와 아래 조직 상에 레이저가 조사되는 것을 조심스럽게 측정하여 조절된 조건들 하에서 칠면조 연골조직 위에서 더 많은 시험들을 수행했다.

엑시머 레이저가 해부용 칼 같은 정확성을 가지고 조직을 광식각할 수 있다는 것을 확인하기 위해 윈은 칠면조 연골조직 상에서 조절 실험을 실시했다.

윈은 스리니바산이 엑시머 레이저로 이미 절삭한 샘플들 중 하나를 조사하기 위해 주파수 두 배인 Nd:YAG 레이저의 녹색광을 이용했다. 엑시머 레이저에 의해 만들어진 것과 같은 부드러운 홈들이 없고 그저 타고 숯이 된 것뿐이었다. 그 순간, 윈은 완전히 새로운 형태의 레이저 수술기구를 개발했다는 것을 깨달았다.

이 결과에 흥분한 윈, 블럼, 스리니바산은 발명 공개장을 빠르게 썼다. 스리니바산과 윈은 협력을 위해 의료와 외과 학회와 이 결과들을 공유해야 한다고 결정했다.

연구원들에 의해 시험된 두 번째 샘플은 뉴욕 시 병원에서 사체에서 얻어진 대동맥이었다. 인간 조직 상에 최초로 두 레이저를 이용하여, 칠면조와 같은 결과들을 얻었다. ArF 엑시머 레이저가 매우 깨끗하고 명확한 절제를 만들었지만 녹색 레이저는 괴저성의 탄 조직이 남았다.

일단 엑시머 레이저 수술에 대한 특허 신청을 했고, 스리, 샘과 윈은 논문을 썼고 주요 저널에 이를 제출했다. 리뷰어들 중 하나는 살아있는 조직의 자외선 조사가 암을 이끈다는 것을 걱정했다고 반려했고, 그래서 Laser Focus 저널에 논문을 제출하고 1983년 5월에 게재되었다. 이후, 안과 의사들이 이들을 찾아와 함께 라식과 PRK로 향한 첫 번째 단계에 들어섰다.

추수감사절 저녁식사 동안의 영감으로 시작된 획기적인 의학의 발전은 윈, 블럼, 스리니바산이 올해 초 '국가기술혁신상(National Medal of Technology and Innovation)'을 수여하면서 인정받았다. 지난 2월 축하 파티에서 윈은 그의 딸이 오바마 대통령에게 레이저 굴절 수술을 받은 사람을 알고 있는지 물었다고 한다. 오바마 대통령은 그의 부인인 미셀이라고 대답했다. 

영부인의 시력이 칠면조 시험에 기반한 수술로 교정되었다는 것을 상상해보라. 이를 통해 연구팀은 엑시머 레이저가 살아있는 조직에 새기는데 사용될 수 있었으며, 시력이 교정된 것을 증명하였다.

윈은 여전히 IBM에서 근무하고 ArF 엑시머 레이저에 대한 새로운 의료 응용들에 대하여 연구하고 있다. 현재 그의 프로젝트는 살아있는 피부에 영향을 끼치지 않고 3도 화상 환자한테서 보여지는 죽은 조직층을 정교하게 제거하는 스마트 수술용 칼로 레이저를 사용할 수 있는가를 알아보는 것이다.

출처 http://photonics.com/Article.aspx?AID=55397


[알립니다] 이 기사는  한국과학기술정보연구원(KISTI)이 운영하는 미래기술정보 포털 미리안(http://mirian.kisti.re.kr)에 게재된 글을 전재한 것입니다. 본지는 KISTI와 미리안 홈페이지 내 GTB(Global Trends Briefing 글로벌동향브리핑) 컨텐츠 이용에 관한 계약을 맺었습니다.

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