김정진 계명대 교수팀, 의공학 분야 국제학술지 논문 게재

골격계 의료영상의 효율적 고해상화를 위한 위상최적설계 연구
과도한 방사선 노출 없이 고해상도 골 미세구조 영상 구현...환자 맞춤형 고해상화

김정진 계명대 기계공학과 교수(왼쪽)와 김지선 박사후 연구원./사진제공=계명대

계명대학교는 최근 김정진 기계공학과 교수 연구팀이 논문 '위상최적화를 이용한 국소 골 미세구조 재구성 방법'(Computationally Efficient Dominant Load-based Local Bone Microstructure Reconstruction Method Using Topology Optimisation)을 발표했다고 3일 밝혔다.

김정진 교수는 김지선 박사후연구원과 함께 이번 연구를 수행했다. 이들은 골격계 의료영상의 정확한 진단을 위해 필수적인 고해상도 골 미세구조 영상을 과도한 방사선 노출 없이 구현했다. 연구 결과는 수학·계산 생물학 분야 JCR 상위 2.3%에 속하는 'Computer in Biology and Medicine Journal'(IF=7.0)에 게재됐다.

김 교수팀은 인체 골 미세구조가 특정 하중에 최적화된다는 사실을 밝혀냈다. 이를 기계공학의 위상최적화 기술로 모사해 임상 해상도(600μm)의 골밀도 영상을 50μm 고해상도의 골 미세구조 영상으로 재구성했다.

김정진 교수는 "12배 이상의 골격계 영상 고해상화는 최근 AI기술로도 구현하기 어려운 중요한 연구 성과"라며 "기존 의료영상 장치를 그대로 사용하면서도 방사선 증가 없이 고해상도 영상을 얻을 수 있다"고 설명했다.

제1저자인 김지선 연구원은 "특정 하중에 기반한 위상최적화는 기존 방법보다 계산량을 크게 줄였다. 다양한 연구로 확장될 가능성이 크다"고 전했다.

인하대 전자공학과에서 학부를 마친 김정진 교수는 2019년 한국과학기술원에서 석박사학위를 취득했다. 한국과학기술원 조천식모빌리티대학원에서 연구교수로 재직 후 같은 해 9월에 계명대 기계공학과에 부임했다. 최적설계와 딥러닝을 활용한 의료영상 고해상화 연구를 맡고 있으며, 이번 연구는 한국연구재단의 지원을 받아 수행했다.

김정진 계명대 교수팀의 연구자료 이미지./사진제공=계명대

권태혁 기자 taehkd@mt.co.kr