계명대 김정진 교수팀, 위상최적화 이용한 국소 골 미세구조 재구성 방법 연구 발표

계명대학교 기계공학과 김정진 교수 연구팀이 ‘위상최적화를 이용한 국소 골 미세구조 재구성 방법(Computationally Efficient Dominant Load-based Local Bone Microstructure Reconstruction Method Using Topology Optimisation)’에 관한 연구 성과를 국제 저명 학술지에 발표했다.

김정진 교수와 김지선 박사후 연구원이 공동으로 진행한 이번 연구는 의공학 분야에서 영향력 있는 학술지 Computer in Biology and Medicine Journal에 게재됐다. 해당 저널은 수학 및 계산 생물학 분야에서 IF(Impact Factor) 7.0, JCR 상위 2.3%에 속하는 최상위급 학술지이다.

이번 연구는 골격계 의료 영상의 정확한 진단을 위해 필수적인 고해상도 골 미세구조 영상을 과도한 방사선 노출 없이 구현하는 것을 목표로 했다. 김정진 교수 연구팀은 인체 골 미세구조가 특정 하중에 최적화된다는 점을 밝혀냈다. 이를 기계공학의 위상최적화 기술로 모사해 임상 해상도(600μm)의 골밀도 영상을 50μm 고해상도의 골 미세구조 영상으로 재구성하는 방법을 최초로 입증했다.

김정진 교수는 “12배 이상의 골격계 영상 고해상화는 최근 AI기술로도 구현하기 어려운 중요한 연구 결과”라며 “이 기술은 기존의 의료 영상 장치를 그대로 사용하면서도 방사선 증가 없이 고해상도 영상을 얻을 수 있다”고 강조했다. 

연구의 1저자인 김지선 박사후 연구원은 “특정 하중에 기반한 위상최적화는 기존 방법보다 계산량을 크게 줄여 다양한 연구로 확장될 가능성이 크다”고 말했다.

김정진 교수는 2006년 인하대학교 전자공학과에서 학부를 마치고, 2019년 한국과학기술원에서 석박사학위를 취득했다. 한국과학기술원 조천식모빌리티대학원에서 연구교수로 재직 후 2019년 9월에 계명대학교 기계공학과에 부임했다.

김정진 교수는 최적설계와 딥러닝을 활용한 의료영상 고해상화 연구를 지속해오고 있으며, 이번 연구 성과는 한국연구재단의 지원을 받아 수행됐다. 김정진 교수는 논문의 교신저자로, 김지선 박사후 연구원은 1저자로 참여했다.