박기주 부교수

기존 고강도 집속초음파(HIFU)의 열 손상 한계와 일반 히스토트립시 시술에서 발생하는 주변 조직 손상 문제를 극복하기 위해 연구를 진행했습니다. 초음파 압력을 정교하게 조절하여 기포의 동역학을 제어하는 가변압력 충격파 히스토트립시(PSH) 기술을 개발했으며, 인공지능(AI)과 로봇 암 시스템을 결합하여 시술 정밀도를 극대화했습니다. 이를 통해 기존 히스토트립시 방식 대비 주변 정상 조직의 손상을 최소화하면서도 표적 조직의 파괴 효율을 높였습니다. 이 기술은 간암 치료, 혈전 제거, 재생의학 분야에 적용되고 있습니다. 관련 특허 10건을 보유하고 있으며, 과학기술정보통신부 '한우물파기 기초연구' 과제로 10년간 약 20억 원을 지원받아 연구를 수행했습니다. 연구 성과는 Scientific Reports, Ultrasonics Sonochemistry(IF 9.3), Frontiers in Immunology(IF 8.7) 등 SCI급 논문 6편으로 발표되었으며, 현재 TRL 3-5 단계에서 TRL 6-7 달성을 목표로 기술 고도화를 진행하고 있습니다.

혈전 및 색전을 비침습적으로 포획, 탐지, 제거할 수 있는 기술의 필요성에 따라 연구를 진행했습니다. 마주 보는 트랜스듀서로 정상파를 생성하여 혈류 내 색전을 포획하고, 캐비테이션 현상을 이용해 포획된 색전을 파쇄하는 방식을 개발했으며, 실시간 음향 신호 분석을 통해 포획 과정을 모니터링할 수 있도록 구현했습니다. 이 방식은 기존의 침습적 혈전 제거 시술과 달리 별도의 카테터 삽입 없이 초음파만으로 색전을 포획하고 제거할 수 있다는 점에서 차별화됩니다. 이 기술은 혈전 제거, 색전 제거, 심혈관 질환 치료 분야에 적용됩니다. 직경 6mm 팬텀 실험에서 색전을 포획하고 수 초 내에 파쇄하는 데 성공했으며, 관련 연구 결과는 Ultrasonics Sonochemistry(2023)에 게재되었습니다. 현재 TRL 3-4 단계에서 임상 적용을 위한 후속 연구를 진행하고 있습니다.

보일링 히스토트립시 시술 중 발생하는 캐비테이션 현상을 정확하게 모니터링하고 제어할 필요성에서 출발한 연구입니다. 보일링 히스토트립시 중 발생하는 미세 기포 클러스터의 형성 메커니즘을 수치 모사를 통해 규명했으며, 인공지능(AI) 모델을 활용해 기포 국소화 성능을 향상시켰습니다. 이를 통해 시술 중 발생하는 캐비테이션 신호를 실시간으로 분석하고 기포 발생 위치를 정밀하게 추정할 수 있게 되었습니다. 이 기술은 치료초음파 시술의 안전성 모니터링과 정밀 시술 제어에 적용되고 있습니다. 해당 연구로 2025년 제11차 대한치료초음파학회에서 우수발표상을 수상했으며, 현재 TRL 3-5 단계에서 기술을 고도화하고 있습니다.