레이저 기반 한의 치료기술의 정량화·안전성 평가 기반 마련

[한의신문] 최근 경희대학교 한의과대학 이인선·채윤병·이승훈 교수, 기계공학과 김종우·김진균 교수, 김효진 박사 등으로 구성된 한의대-기계공학과 공동연구팀은 침습형 레이저 침(Invasive Laser Acupuncture·이하 ILA)의 광열(photothermal) 효과를 예측하는 계산 예측 모델을 제시, 레이저 기반 한의 치료기술의 정량화와 안전성 평가를 위한 이론적·수치적 기반을 마련했다.

‘한의디지털융합기술개발사업(RS-2023-KH139027)’의 일환으로 수행된 이번 연구는 국제학술지 ‘Journal of Integrative Medicine’에 ‘Photothermal effect of invasive laser acupuncture: A computational study with experimental validation’라는 제하로 게재했다.

연구팀이 다룬 ILA는 전통 침 시술과 저출력 레이저 치료를 결합한 방식으로, 침체 내부에 삽입된 광섬유를 통해 레이저를 체내 경혈 부위에 직접 조사하는 치료법이다. 기존 레이저 침 치료가 피부 표면에 레이저를 쏘는 비침습 방식에 머물렀다면, ILA는 침을 이용해 보다 깊은 조직까지 에너지를 전달한다는 점에서 물리적 조건과 안전성에 대한 별도의 검토가 필요하다.

특히 ILA는 침 끝에서 좁은 영역으로 레이저가 조사되고, 조사 부위 주변의 국소 온도 상승이 치료 효과와 안전성 모두에 영향을 미치는 만큼, 연구팀은 침과 광섬유가 통합된 기하학적 구조 및 파장, 출력, 빔 직경 등 레이저 관련 파라미터를 반영한 별도의 계산 프레임워크를 구축했다.

이번 연구에서는 치료 범위를 정량적으로 표현하기 위해 에너지 흡수 특성 깊이 지표를 도입해 ILA 치료에서 주요 작용 영역과 안전 여유거리(safety margin)를 설정하는 기준으로 활용했으며, 이같은 지표는 향후 임상의가 침 삽입 깊이와 레이저 출력, 조사 시간 등을 설정할 때 참고할 수 있는 정량적 기준이 될 수 있다는 설명이다.

특히 연구팀은 “이번 계산 프레임워크가 침습형 레이저 침 치료 조건을 사전에 검토하고, 열적 안전성을 확인하는 도구로 활용될 수 있을 것으로 기대하고 있다”면서 “더불어 같은 연구과제에서 진행 중인 조향 가능한 침습형 레이저 침과 XR(확장현실) 기반 디지털 트윈 플랫폼 개발과 연계할 경우, 시술자가 실시간 또는 사전 시뮬레이션을 통해 조직 내 온도 분포와 에너지 전달 범위를 시각화하는 데에도 기반 자료로 활용될 수 있다”고 강조했다.

이와 함께 연구팀은 이번 결과가 한의디지털융합기술개발 사업의 취지와도 맞닿아 있다는 설명이다.

즉 새로운 한의 의료기기를 개발하고 임상에 적용하기 위해서는 단순 효과 검증을 넘어 기기-조직 상호작용을 정량적으로 설명할 수 있는 기계공학적·수치해석적 근거가 필요하다. 특히 레이저와 같은 에너지 기반 치료기기는 출력·시간·목표 조직에 따라 치료 효과와 부작용 가능성이 동시에 달라지기 때문에, 사전에 다양한 조건을 가상실험으로 검토할 수 있는 시뮬레이션 기술이 필수적이다.

연구팀은 “침습형 레이저 침과 같은 새로운 형태의 한의 의료기기는 개발 초기 단계에서부터 디지털 트윈·계산 시뮬레이션과 연계해 설계·검증이 이뤄져야 한다”며 “이번 연구에서 제시한 ILA 전용 계산 프레임워크는 향후 다른 침술·물리자극 기반 한의기기에도 확장 가능성이 있다”고 밝혔다.

한편 ILA는 효과와 안전성에 대한 추가 연구가 필요한 단계다. 하지만 이번 연구를 통해 레이저 파라미터와 조직 반응 사이의 관계를 정량적으로 제시하는 계산 도구를 제공함에 따라 향후 ILA의 임상 연구 설계, 치료 프로토콜 최적화, 안전 가이드라인 수립에 참고자료로 사용될 수 있을 것으로 기대되고 있다.

연구팀은 “앞으로 한의 의료기기 개발을 추진함에 있어 침습형 레이저 침뿐만 아니라 다양한 한의 치료기기에 대해 기계공학·수치해석 기반의 디지털 융합 연구가 지속적으로 축적될 필요가 있다”며 “앞으로 연구팀은 보다 복잡한 해부학적 구조와 다양한 조직층을 포함한 모델 확장, 실제 임상 환경을 반영한 in vivo 검증 연구 등을 통해 관련 연구를 단계적으로 이어나갈 계획”이라고 전했다.