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Medical Acoustic Fusion Innovation Lab

대구경북과학기술원 전자공학과

장진호 교수

Deep Learning in Medical Imaging

Ultrasound Imaging

Intravascular Ultrasound

Medical Acoustic Fusion Innovation Lab

전자공학과 장진호

Medical Acoustic Fusion Innovation Lab(의료음향융합혁신연구실)은 초음파, 광음향, 광학 등 다양한 물리적 에너지를 융합한 차세대 의료 영상 및 치료 기술을 연구하는 융합형 연구실입니다. 본 연구실은 초음파와 광음향 이미징의 원천 기술 개발을 바탕으로, 생체 조직의 구조적·기능적·분자적 정보를 동시에 획득할 수 있는 첨단 융합 영상 시스템을 개발하고 있습니다. 이를 통해 암, 심혈관 질환, 신경계 질환 등 다양한 임상 분야에서 조기 진단과 치료 효과를 극대화하는 혁신적인 솔루션을 제시하고 있습니다. 특히, 고주파수·광대역 초음파 변환기, 광음향 신호 증폭 및 저잡음 수신 시스템, 인공지능 기반 영상 분석 알고리즘 등 하드웨어와 소프트웨어를 아우르는 전주기적 기술 개발에 강점을 가지고 있습니다. 최근에는 초음파 유도 광학 투명화, 집속 초음파 기반 비침습 치료, 광음향 나노입자 조영제, 웨어러블 초음파 디바이스, AI 기반 실시간 진단 시스템 등 다양한 융합 연구를 통해 의료 영상 및 치료의 한계를 극복하고 있습니다. 본 연구실은 실시간 치료 모니터링, 조직 생검 가이드, 약물 전달 모니터링, 신경조절 등 임상 현장에서의 실질적 활용을 목표로, 의료기기 상용화와 임상 적용을 위한 산학연 협력도 활발히 추진하고 있습니다. 또한, 국내외 특허 출원 및 다수의 SCI 논문, 국제 학회 발표, 정부 및 산업체 연구과제 수행 등 연구성과를 지속적으로 창출하고 있습니다. 연구실 구성원들은 전기전자, 의공학, 컴퓨터, 재료, 생명과학 등 다양한 전공 배경을 바탕으로, 융합적 사고와 창의적 문제 해결 능력을 갖추고 있습니다. 이를 통해 미래 의료 패러다임을 선도할 수 있는 차세대 의료 영상·치료 기술의 원천기술 확보와 글로벌 경쟁력 강화를 목표로 하고 있습니다. 향후 본 연구실은 초음파·광음향 융합을 넘어, 인공지능, IoT, 빅데이터 등 첨단 ICT 기술과의 융합을 통해 개인 맞춤형 정밀의료, 스마트 헬스케어, 미래형 의료기기 개발 등 의료 혁신을 지속적으로 이끌어갈 계획입니다.

Deep Learning in Medical Imaging
Ultrasound Imaging
Intravascular Ultrasound
초음파 및 광음향 융합 영상 기술
본 연구실은 초음파와 광음향 이미징 기술의 융합을 통해 생체 조직의 구조적, 기능적, 분자적 정보를 동시에 획득할 수 있는 첨단 영상 시스템을 개발하고 있습니다. 초음파 이미징은 비침습적이고 실시간으로 깊은 조직까지 관찰할 수 있는 장점이 있으며, 광음향 이미징은 광학적 특성을 기반으로 높은 대조도와 분자 수준의 정보를 제공합니다. 두 기술을 결합함으로써 기존 영상 기법의 한계를 극복하고, 암 진단, 혈관 질환, 조직 병변 탐지 등 다양한 의료 분야에 적용할 수 있는 혁신적인 솔루션을 제시하고 있습니다. 특히, 본 연구실은 고주파수, 광대역 초음파 변환기와 광음향 신호 증폭 기술, 그리고 신호처리 알고리즘 개발에 집중하고 있습니다. 이를 통해 미세 혈관 구조, 종양의 미세 환경, 림프절 전이 등 기존 영상으로는 한계가 있었던 영역까지 정밀하게 진단할 수 있습니다. 또한, 인공지능 기반 영상 분석 기술을 접목하여 진단의 정확성과 효율성을 극대화하고 있습니다. 이러한 융합 영상 기술은 실시간 진단 및 치료 가이드, 조직 생검, 약물 전달 모니터링 등 임상 현장에서의 활용 가능성을 높이고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 초음파와 광음향의 융합을 넘어, 다양한 모달리티와의 통합을 통해 차세대 의료 영상 분야를 선도할 계획입니다.
초음파 기반 치료 및 치료 모니터링 기술
본 연구실은 고강도 집속 초음파(HIFU) 및 초음파-광열 복합 치료(ULTRA-PTT) 등 초음파를 활용한 비침습적 치료 기술을 개발하고 있습니다. HIFU는 고집적 초음파 에너지를 표적 조직에 전달하여 종양이나 병변을 선택적으로 제거할 수 있는 기술로, 피부, 간, 전립선 등 다양한 장기의 치료에 적용되고 있습니다. 최근에는 광열 치료와 초음파를 결합하여 치료 깊이와 효율을 획기적으로 향상시키는 연구도 활발히 진행 중입니다. 치료의 안전성과 효과를 극대화하기 위해, 본 연구실은 실시간 치료 모니터링 시스템 개발에 주력하고 있습니다. 초음파 영상 기반의 실시간 온도 모니터링, 치료 부위의 변화 감지, 치료 중 발생하는 신호 간섭 제거 등 다양한 신호처리 및 영상화 기법을 도입하여, 치료의 정확성과 환자 안전을 보장합니다. 또한, 치료용 변환기와 이미징 변환기의 일체화, 펄스 반전, 위너 복원 등 첨단 신호처리 기술을 통해 치료와 진단을 동시에 수행할 수 있는 시스템을 구현하고 있습니다. 이러한 초음파 기반 치료 및 모니터링 기술은 암, 피부질환, 신경조절 등 다양한 임상 분야에서 비침습적이고 부작용이 적은 치료법으로 각광받고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 치료 효율과 환자 맞춤형 치료를 위한 기술 고도화, 인공지능 기반 치료 예측 및 제어 시스템 개발 등 미래 의료 혁신을 이끌어갈 연구를 지속할 예정입니다.
웨어러블 및 인공지능 기반 의료기기 개발
본 연구실은 웨어러블 초음파 디바이스와 인공지능(AI) 기반 의료 영상 분석 기술을 융합하여, 실시간 건강 모니터링 및 조기 진단이 가능한 차세대 의료기기 개발에 앞장서고 있습니다. 예를 들어, 배뇨·배변 장애 환자를 위한 웨어러블 초음파 방광 모니터링 시스템, 영유아 고관절 이형성증 진단을 위한 AI 초음파 판독 솔루션 등 다양한 응용 분야에 특화된 시스템을 연구하고 있습니다. 웨어러블 초음파 기기는 소형화, 저전력, 무선 통신 등 첨단 하드웨어 기술과, 딥러닝 기반 영상 분석 및 형태 추정 알고리즘을 결합하여, 환자가 일상생활 중에도 비침습적으로 건강 상태를 모니터링할 수 있도록 설계되었습니다. 특히, 클라우드 서버와 연동된 AI 분석 시스템을 통해, 현장에서 획득한 데이터를 실시간으로 처리하고, 의료진에게 정량적이고 신뢰성 높은 진단 정보를 제공합니다. 이러한 기술은 만성질환 관리, 재활, 노인 및 소아 환자 케어 등 다양한 의료 환경에서 활용될 수 있으며, 의료 접근성 향상과 의료비 절감에도 기여할 수 있습니다. 앞으로 본 연구실은 IoT, 빅데이터, AI 기술을 접목한 스마트 헬스케어 플랫폼 개발을 통해, 미래형 개인 맞춤형 의료 서비스를 실현해 나갈 계획입니다.
1
High-Intensity focused ultrasound linear array and system for dermatology treatment
Kim, J., Kim, J., Lee, D. K., Shin, E. J., Chang, J. H.
Ultrasonics, 2025
2
Gas bubbles Induced by Combined Optical and Ultrasound Energies for high-resolution deep optical microscopy
J. Kim, J. Kim, H. Kim, J. H. Chang
APL Photonics, 2024
3
Ultrasound-assisted photothermal therapy (ULTRA-PTT) for the treatment of deep-seated tumors
H. Kim, J. Kim, A. N. Seo, J. H. Chang
Advanced Optical Materials, 2024
1
심부조직 3D 광학 영상을 위한 초음파 조직 투명화 기초연구실
(신)한국연구재단(통합)
2024년 08월 ~ 2025년 07월
2
생체 심부조직의 초고해상도 영상을 위한 다중모드 현미경 시스템 개발
(신)한국연구재단(통합)
2024년 03월 ~ 2025년 02월
3
배뇨배변 장애 실시간 정량적 모니터링을 위한 고령친화적 웨어러블 스마트 헬스케어 시스템 및 서비스 개발
한국산업기술평가관리원
2024년 ~ 2025년 06월