경희대학교(총장 김진상)는 박기주 생체의공학과 교수가 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 주관하는 '한우물파기 기초연구' 과제에 최종 선정됐다고 30일 밝혔다.

이 과제는 젊고 우수한 연구자가 도전적 연구를 꾸준히 장기간 수행해 세계적 연구성과를 창출할 수 있도록 연 2억원 내외의 연구비를 10년간 지원한다.

박 교수 연구팀은 '환자·질환 맞춤형 정밀 치료를 위한 AI 로봇 암 기반 가변압력 충격파 히스토트립시 핵심 원천기술 및 플랫폼 개발' 과제로 선정됐다.

박 교수 연구팀은 이번 과제를 통해 인체를 절개하지 않고 비침습적으로 종양 및 암 등의 생체 조직을 정밀하게 제거할 수 있는 차세대 초음파 치료기술 개발에 나선다. 연구의 핵심은 박 교수가 국내 및 미국 원천 특허로 보유하고 있는 '가변압력 충격파 히스토트립시(Pressure-modulated shockwave histotripsy)'라는 신개념 집속 초음파 기술을 기반으로 인공지능과 로봇 암(arm) 기술을 결합해 환자와 질환 특성에 맞춘 정밀 치료 플랫폼을 구축하는 것이다.

히스토트립시는 강한 초음파를 체내 특정 지점에 집중시켜 미세 기포 구름(Cavitation Cloud)을 생성해 이를 통해 조직을 물리적으로 잘게 부수는 비침습 치료기술이다. 최근 글로벌 의료기기 시장에서 새롭게 주목받는 분야로 일부 장비는 미국 FDA의 승인을 받으면서 간암 환자를 대상으로 임상 적용이 시작되고 있다. 기존의 고강도 집속초음파(HIFU)는 열로 조직을 태우는 방식이다. 반면 히스토트립시는 기계적 충격을 이용해 조직을 제거한다는 점에서 큰 차이가 있다. 기존 히스토트립시 기술은 광범위한 미세 기포 구름에 의해 주변 정상 조직까지 영향을 줘 혈관이나 신경 인접 부위와 같은 정밀 치료에는 한계가 있었다.

연구팀은 이런 한계를 극복하기 위해 초음파 압력을 시간에 따라 정밀하게 조절하는 '가변압력' 기술을 적용했다. 초음파 조사 중 생성되는 미세 기포의 움직임을 제어해 치료 범위를 원하는 크기로 조절하고, 주변 조직 손상을 최소화할 수 있는 것이 핵심이다.

여기에 AI 기반 예측 기술과 로봇 암(arm) 시스템을 결합해 치료 정밀도를 높일 계획이다. AI로 치료 전 초음파 초점 위치와 제거할 조직 크기를 예측하고, 치료 중에는 실시간 모니터링을 통해 안전성을 확보할 수 있다. 로봇 암은 다양한 각도에서 초음파를 정밀하게 조사해 대면적 병변도 빠르게 처리할 수 있다.

연구는 총 10년에 걸쳐 단계적으로 추진한다. 초기 5년은 치료 범위 제어, 치료 속도 향상, AI 기반 예측 및 모니터링 등 핵심 원천기술 개발 및 고도화에 집중한다. 이후 5년은 시스템 통합과 동물 실험 등을 통해 안전성과 효용성을 검증할 계획이다. 최종으로는 임상 적용이 가능한 범용 의료기기 개발과 기술이전 및 기술사업화를 목표로 한다.

박기주 교수는 "이번 기술이 성공적으로 상용화되면 절개 없이 종양 및 암 등의 생체조직을 정밀하게 제거할 수 있어 환자와 의료진의 부담을 크게 줄일 수 있을 것"이라며 "향후 암 치료는 물론 혈전 제거, 간질환 치료, 재생의학, 성형의학 등 다양한 분야로 확장 가능하다"라고 밝혔다.