송태경

인공지능 기반 의료 영상 처리 및 진단 시스템

본 연구실은 인공지능 및 딥러닝 기술을 활용하여 의료 영상의 진단 정확도를 향상시키고 효율적인 처리 시스템을 개발하는 데 중점을 둡니다. 특히, 초음파 영상의 잡음 제거, 화질 최적화, 객체 검출 및 분류 기술 연구를 통해 의료 현장에서의 진단 오류를 줄이고 신속한 의사 결정을 지원하는 것을 목표로 합니다. 주요 연구 기술로는 딥러닝 기반의 이미지 재구성, 역 스캔 변환(Reverse Scan Conversion), 스페클(Speckle) 제거, B-모드 혈류영상 생성 등이 있습니다. 이러한 기술들은 모바일 기기에서도 고성능 초음파 영상 처리가 가능하도록 최적화되어 있으며, 딥러닝 신경망 아키텍처를 효율적으로 설계하여 실시간 처리를 구현합니다. 또한, SVD(특이값 분해) 및 가우시안 모델링을 활용한 노이즈 제거 및 하모닉 분리 기술로 영상 품질을 극대화합니다. 이러한 인공지능 기반의 영상 처리 기술은 간섬유화 자동 분류, 동맥 내막-중막 두께 측정, 혈관 위치 트래킹 등 다양한 진단 분야에 적용되어 실제 임상적 가치를 창출하고 있습니다. 특히 스마트 기기용 딥러닝 기반 초음파 영상 분류 및 고속 병렬 처리 방법 개발을 통해 현장 진단(Point-of-Care) 의료 기기 개발을 선도하고 있으며, 이는 미래 정밀 의료 구현에 필수적인 핵심 역량입니다.

차세대 초음파 영상 시스템 및 빔포밍 기술

본 연구실은 고해상도 및 고품질 의료 초음파 영상을 구현하기 위한 혁신적인 시스템 아키텍처와 신호 처리 기술, 특히 빔포밍(Beamforming) 기법 개발에 집중하고 있습니다. 기존 초음파 시스템의 한계를 극복하고 다양한 임상 환경에 적합한 차세대 진단 솔루션을 제공하는 것을 목표로 합니다. 핵심 기술로는 3D 초음파 영상화를 위한 희박 어레이(Sparse Array) 설계 및 최적화, 합성 개구(Synthetic Aperture) 및 평면파(Plane Wave) 송수신 집속 기법, 그리고 동적 빔 집속(Dynamic Beamforming), Massive Parallel Beamforming 등 첨단 빔포밍 알고리즘 개발이 포함됩니다. 또한, 저채널 고성능 초소형 Phased Array 시스템 및 FPGA/ASIC 기반 하드웨어 구현을 통해 초음파 영상 시스템의 소형화 및 고효율화를 선도하고 있습니다. 위상 배열 초음파 반사 굴절 빔 합성 기술 및 직교 쳐프 신호를 이용한 동시 다중 송신 집속 기법은 영상 해상도와 대비를 동시에 향상시키는 독창적인 접근 방식입니다. 이러한 연구는 휴대용 초음파 진단 장치, 무선 초음파 시스템, 그리고 ICT 융합 기반의 실시간 영상 가이드 및 치료 효과 모니터링 시스템 개발에 적용되어 의료 접근성 향상과 진단 정확도 증대에 기여하고 있습니다. 특히, 최적화된 빔포밍 기술은 그레이팅 로브(Grating Lobe)를 효과적으로 제거하여 영상의 질을 획기적으로 개선하며, 다양한 환경에서 안정적인 진단이 가능하도록 합니다.

고강도 집속 초음파 (HIFU) 치료 및 모니터링

본 연구실은 고강도 집속 초음파(HIFU)를 이용한 비침습적 치료 기술 개발 및 치료 효과 실시간 모니터링 시스템 구축에 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. HIFU 기술은 외과적 절개 없이 체내 깊숙한 병변을 정밀하게 치료할 수 있어 차세대 의료 기술로 각광받고 있으며, 본 연구는 그 상용화 및 효율성 증대에 크게 기여하고 있습니다. 주요 연구 분야는 췌장암 등 난치성 질환 치료를 위한 HIFU 기기 개발, 뇌질환 및 비뇨생식기 질환 치료를 위한 고강도 집속 초음파 적용 기술, 그리고 HIFU 치료 시 발생하는 캐비테이션(Cavitation) 현상을 실시간으로 모니터링하고 잡음을 제거하는 기술 등입니다. 특히, 치료 초음파 신호 제거 장치, 고강도 집속 초음파의 최적 스캐닝 방법, 멀티포커싱(Multi-focusing)을 통한 치료 시간 단축 및 오버히팅 방지 기술은 HIFU 치료의 안정성과 효율성을 획기적으로 높이는 독자적인 강점입니다. 광음향(Photoacoustic) 영상 기술과 초음파 영상 기술을 융합하여 치료 부위를 더욱 정밀하게 타겟팅하고 모니터링하는 연구도 활발히 진행 중입니다. 이러한 HIFU 관련 연구는 다수의 국책과제(예: 췌장암 융합치료 HIFU 치료기기 상용화) 및 기술 자문 활동을 통해 실제 의료 현장에 적용 가능성을 타진하고 있으며, 다수의 관련 특허 등록을 통해 기술 경쟁력을 확보하고 있습니다. 본 연구는 정밀하고 안전한 비침습적 치료 옵션을 제공함으로써 환자의 삶의 질 향상에 크게 기여할 것입니다.