[더테크 뉴스] 한국기술연구원(KIST)이 생성형 인공지능(AI)의 이미지 생성 기술을 활용한 집속초음파 시뮬레이션 기술을 개발했다. 초음파 왜곡 현상을 실시간으로 확인할 수 있어 뇌질환 치료의 정확성과 안정성을 향상시킬 것으로 기대된다.

KIST는 바이오닉스연구센터 김형민 박사 연구팀이 생성형 AI 기반으로 실시간 음향 시뮬레이션 기술을 개발해 집속초음파 치료에서 초점 위치의 왜곡을 예측하고 보정하는데 성공했다고 23일 밝혔다. 지금까지 비침습 집속초음파 기술 분야에서 AI 시뮬레이션 모델의 임상 적용가능성을 검증한 사례는 이번이 처음이다.

연구팀은 의료 분야에서 이미지를 생성하는 딥러닝 모델인 생생적 적대 신경망(GAN) 기반의 AI 모델을 통해 실시간 집속초음파 시뮬레이션 기술을 개발했다.

김형민 박사는 “연구를 통해 집속초음파 뇌질환 치료의 정확성과 안정성을 향상해 더 많은 임상 적용 사례가 나올 것”이라며 “상용화를 위해 다채널 트랜드듀서 적용 등 초음파 조사 환경을 다양화해 시스템을 검증할 계획”이라고 밝혔다.

초음파 시뮬레이션 기술은 초음파 음향 파동의 변화를 반영한 3차원 시뮬레이션 정보 구성을 14초에서 0.1초로 줄이고 오차 범위도 평균 7% 이하인 6mm로 낮춰 초점 위치의 정확도를 높여 임상 적용 가능성을 높혔다.

연구팀은 실제 의료현장에 빠르게 보급될 수 있도록 영상 기반의 네비게이션 시스템을 개발해 성능을 검증했다. 이 시스템은 초음파 트랜드듀서트랜스듀서(Transducer)의 위치에 따라 초당 5회 수준으로 실시간 시뮬레이션을 진행해 초음파 에너지와 초점의 위치를 실시간으로 예측한다.

현재 눈에 보이지 않는 초음파 초점 위치를 예측하기 위해 치료 전 촬영된 의료영상을 기반으로 한 내비게이션 시스템이 활용되고 있다. 이는 환자와 초음파 발생장치 사이의 상대적인 위치 정보를 제공하는데 두개골로 인한 왜곡을 반영할 수 없었다.

이번에 개발된 시뮬레이션 시스템을 활용하면 실시간으로 얻어진 음향 시뮬레이션 결괄르 바탕으로 초음파 초점을 조정할 수 있다. 아울러 집속초음파의 정확성을 높이고 치료 과정에서 발생할 수 있는 돌발상황에 신속하게 대응할 수 있어 환자에게 안전한 치료를 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

본 연구 결과는 뉴로이미징 분야 최상위 국제 학술지인 ‘NeuroImage’에 10월 14일자로 게재됐다.