연세대학교(총장 윤동섭) 이과대학 수학계산학부(계산과학공학) 윤경호 교수 연구팀이 하버드의대와 공동연구를 통해 경두개 집속초음파(tFUS)를 이용한 뇌 자극 치료에서, 기기 사용자에게 체내 초음파 전달 상황을 보여주는 인공지능 기술을 개발했다고 최근 밝혔다.

경두개 집속초음파는 뇌의 특정 영역에 초음파를 집중시켜 자극을 가하는 방식을 취하며, 이러한 방식은 치매, 뇌암, 간질, 파킨슨병 등 다양한 뇌 질환의 비침습적 치료를 가능하게 해 뇌 자극 치료 분야에서 주목받고 있다.

반면에 두개골 외의 부분으로 초음파가 전달되는 의료사고가 발생할 수 있기 때문에 집속초음파의 전달 상황을 모니터링하는 것이 중요하다.

윤경호 교수 연구팀은 초음파에 의해 생성된 두개골 내부 압력장을 정밀하게 시각화해 집속초음파의 전달 상황을 실시간으로 보여주는 ‘tFUSFormer’라는 새로운 초해상도(SR) 트랜스포머 모델을 개발했다.

연구 결과에 따르면, ‘tFUSFormer’는 학습에 사용된 두개골 CT 데이터 조건에서 약 91%의 초음파 초점 영역의 위치를 정확하게 예측할 수 있었으며, 새로운 데이터 조건에서도 약 87%의 높은 정확도를 보였다.

이번 연구는 경두개 초음파 전달 현상을 수리 모델링과 계산과학 기술을 통해 인공지능 모델에 학습시킨 독창적인 연구로 평가받는다.

한편, 이번 연구는 논문 제목'tFUSFormer: Physics-guided super-resolution Transformer for simulation of transcranial focused ultrasound propagation in brain stimulation'으로 수학 및 계산 생물학 분야 저널인 ‘IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics’에 게재됐다.

베타뉴스 강규수 기자 ()
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