초음파진단기는 요즘은 매우 보편화된 단층영상진단장치이다. 일반인이 초음 파진단기를 쉽게 접하게 되는 경우 중 하나가 산부인과의 산모 정기검진을 들 수 있겠다. 최근 국내의 거의 모든 산부인과에서 초음파진단기를 갖추고 정기검진 때 태아를 영상화하며 건강을 살핀다. 초음파진단기는 산부인과 뿐 아니라 내과, 방사선과 등의 다양한 영역에서 여러 가지 용도로 활용된다. 초음파진단기가 이렇게 널리 사용되게 된 까닭을 몇 가지 생각해 보면, 첫 번째가, 사용하기가 사용자와 환자 모두에게 간편하다는 점이다. 특별한 준 비 없이 트랜스듀서(transducer)를 피부에 접촉하기만 하면 곧바로 실시간 단층 동영상이 얻어진다. 환자에게는 검사에 따르는 통증도 없다. 두 번째는, 단층영상을 제공하는 몇 가지의 진단장치, 예를 들어 X-ray CT, MRI 등에 비해 비교적 저가이고 장치의 크기 또한 작아 여러모로 경제적이 다. 세 번째는 사용자나 환자 모두에게 실질적으로 해롭지 않다는 점이다. 현재 까지, 진단에 적합한 적절한 강도의 초음파를 인체에 발사해서 유해하다는 보고는 없다. 그 밖에도 소형화하기가 쉽다든지 하는 등의 여러 가지 장점이 있다. 따라서 1960년대 초음파진단기가 처음 출시된 이래 시장규모는 매년 계속 성장해 왔고, 여러 가지의 새로운 기능, 발전된 성능 등이 추가되어왔다. 미래에도 이러한 움직임은 지속될 것이다. 1.2 초음파진단기의 역사 초음파진단기는 초음파를 인체내에 발사해서 인체내로부터 되돌아오는 반사 에코를 수신함으로써 인체내를 영상화하는 장치이다. 이렇게 음파를 발사해 서 공간을 탐지하는 기술은 사실 인류보다 훨씬 더 먼저 동물들이 이미 사 용해 왔으니, 그 대표적인 것들이 박쥐와 돌고래이다. 박쥐나 돌고래는 시각 의 도움 없이 자신들이 발사하는 음파의 반향만을 이용해서 상당히 정확히 공간을 파악하는 경이로운 능력이 있는 것으로 알려져 있다. 사람들이 이런 동물의 흉내를 낼 필요성이 최초로 심각하게 대두된 것이 유 명한 타이타닉호의 침몰 사건(1912년)이었다. 만일 타이타닉호가 돌고래처럼 어두운 바다속에서 초음파를 발사해 반향을 듣고서 거대한 빙산이 접근한다 는 것을 미리 알아챘더라면 침몰을 피할 수 있었을 것이다. 그러나 당시에는 -6- 그러한 기술이 실질적으로 개발되지는 못했다. 본격적으로 음파를 이용한 탐지장치가 개발되기 시작한 것은 1차대전의 발 발(1914년)과 함께였다. 적 잠수함을 먼저 찾아내는 것은 해전의 승패를 판 가름하는 중요한 요소가 되었던 것이다. 마침내 1916년 수중음파를 수신해 독일 U보트를 탐지하는 데 성공했다. 뒤이어 자신이 수중음파를 발생, 그것 의 반향(echo)를 다시 수신함으로써 적함을 탐지하는 현대 수중음파탐지기 (SONAR : Sound Navigation)의 원형이 1918년 미국과 영국에서 완성되었다. 많은 과학기술이 전쟁을 위해 개발되었듯이 초음파진단기술도 그 기술의 뿌 리는 이렇게 전쟁을 위해 탄생한 것이었다. 또 2차대전때는 수중음파탐지기와 거의 같은 원리를 전파를 이용해서 물 밖 의 공간에도 적용, 레이더(RADAR : Radio Detecting And Ranging)가 실용화 되었다. 사실은 레이더에 대한 아이디어는 수중음파탐지기보다 먼저 1904년 독일인이 특허를 획득하였고, 상용화 연구도 꾸준히 진행되어왔다. 음파를 이용해 수중이 아닌 물체 내를 탐색하려는 시도는 아마도 1929년 러 시아의 소콜로프(Sokolov)가 처음이 아닌가 싶다. 하지만 제대로 실용화되는 계기는 2차대전 중 무기 제조 과장에서 결함을 미리 발견하는 용도로 초음 파 비파괴검사가 활용되었다. 딱딱하고 균일한 고체내에 초음파를 발사, 내 부에 균열이 있는지를 알아내는 것이었다. 혹시 균열이 있으면 그 균열로부 터 분명한 반향이 있을 것이기 때문이다. 2차대전이 끝난 다음, 초음파 비파괴검사 기술은 평화를 위해 쓰여지기 시작 했는데, 처음에는 철도용접 검사용 등에 응용되었다. 곧이어, 연구자들 중 몇몇은 그렇게 딱딱하고 균일하지 않은 동물의 체내로 부터도 적은 양이나마 초음파의 반향이 있을 수 있다는 점을 떠올리게 되었 고, 가축의 육질 검사 등에 초음파 비파괴검사를 먼저 적용하였으며 이제 인 체가 비파괴검사의 대상체가 되어, 1949년경 최초로 인체 복벽의 두께를 초 음파로 측정하는 매우 원시적인 초음파진단기가 탄생하게 된다. -7- < 그림 1.2 초기의 초음파진단기: Life Magazine, 1954> 초기의 초음파진단기는 오늘날의 장비들에 비해서 사용하기는 매우 불편하 면서도 성능이나 기능이 비교도 안될 만큼 단순하고 간단한 이미지를 얻어 주었지만, 당시로는 방사선을 사용하지 않고 인체 내부를 실시간으로 탐사할 수 있다는 것만으로도 매우 큰 새로운 가능성이었다. 곧 기술은 1960년대 중반 제품으로 연결되어 초음파진단기 시장이 형성되었 고 이는 더욱 활발한 기술개발로 선순환하며 매우 다양한 성능, 기능이 속속 개발되기 시작했다. 1970년대로 접어들면서 해상도를 향상시키기 위한 중요한 기술인 어레이 트 랜스듀서를 쓰는 빔포밍기술이 상용화되었고, 1980년대에는 단층영상에 혈 류까지 색으로 표시하는 컬러도플러(Color Doppler)기술도 상용화되기 시작 했다. 1990년대에는 대부분의 신호처리가 디지털화 되어 전반적인 성능과 신뢰성 의 향상되고 시스템 가격이 저렴해지고 더욱 많은 기능들이 추가되었다. 2000년경부터는 기존의 평면을 보여주는 단층영상으로부터 한 걸음 더 나아 가 입체영상을 보여주는 3차원 진단장치가 시장에 등장하였고, 곧이어 더욱 복잡한 기술인 2차원 어레이 트랜스듀서도 선보이기 시작하는 등, 그 기술 발전 속도는 더욱 빨라지고 있다. -8-