초록 ▼

동맥경화 환자가 필수적으로 거치는 혈관의 영상촬영 데이터를 이용하여 개인의 해부학적 차이가 고려된 컴퓨터상의 혈관 시뮬래이션 모델을 구축하여 혈류역학 해석을 수행함으로서 동맥경화의 정도를 영상뿐 아니라(기존의 방법) 혈류역학적으로 테스트 하고 필요에 따라 바이패스 혈관을 가상 접합하여 수술 전에 컴퓨터 시뮬래이션을 통해 미리 시술효과를 예측하는 프로그램은 앞으로도 컴퓨터의 계산능력 발전과 함께 혈관수술의 새로운 패러타임으로 등장하게 될 ,것이다.
본 연구가 지향하는 궁극적인 목적은 이러한 새로운 패러다임의 프로그램이 검사 및

동맥경화 환자가 필수적으로 거치는 혈관의 영상촬영 데이터를 이용하여 개인의 해부학적 차이가 고려된 컴퓨터상의 혈관 시뮬래이션 모델을 구축하여 혈류역학 해석을 수행함으로서 동맥경화의 정도를 영상뿐 아니라(기존의 방법) 혈류역학적으로 테스트 하고 필요에 따라 바이패스 혈관을 가상 접합하여 수술 전에 컴퓨터 시뮬래이션을 통해 미리 시술효과를 예측하는 프로그램은 앞으로도 컴퓨터의 계산능력 발전과 함께 혈관수술의 새로운 패러타임으로 등장하게 될 ,것이다.
본 연구가 지향하는 궁극적인 목적은 이러한 새로운 패러다임의 프로그램이 검사 및 시술 현장에서 실제적인 동맥경화 및 혈관 수술 예측 프로그램으로 발전되도록 하는 것이며 본 연구과제에서는 이에 필요한 기초적인 모듈들을 구성하여 이러한 개념의 프로그램의 가능성을 테스트 하였다. 본 과제에서는 관상동맥과 복부대동맥 분기관(하지동맥)을 대상 혈관으로 하여 프로그램을 개발하였으며, 연구의 주요 내용은 다음과 같이 요약된다.
▶ 첫째, 혈관 영상 데이터를 혈류역학 해석을 위한 형상 데이터로 변환하는 과정.
본 연구에서는 복부대동맥과 관상동맥의 의료영상으로부터 3차원 좌표를 추출하여 혈류해석 프로그램의 입력데이터로 각각 사용하였다. 사용된 영상은 병원에 오는 환자들은 누구나 간단하게 거치게 되는 CT단면 촬영 자료였다. 복부 대동맥의 CT영상은 복부동맥을 따라 하지동맥까지 이르는 여러장의 CT 단면사진(1.25mm 또는 5.00mm간격)을 사용하였으며, 이러한 DICOM 포맷의 의료용 단면 영상들로부터 3차원 좌표 데이터를 뽑아내기 위해 비쥬얼 C++ 기반의 CAD프로그램(Dicom_View)을 개발하였다. 각 단면의 영상이 프로그램에서 화면에 보이면 사용자는 매뉴얼 드로잉을 통해 단면을 마우스로 그려내어 단면의 좌표 데이터를 생성시키며 자동 퓨리어 스무싱 과정을 통해 매끈한 단면으로 변환된다. 이렇게 얻은 단면의 좌표들에게 상용 메쉬 프로그램을 적용하든가 또는 직접 해석에 필요한 메쉬정보를 만들어 내어 개발된 혈류해석 프로그램에 입력하였다. 한편, 적절한 형상의 바이패스 혈관을 만들어내는 비쥬얼 C++ 기반의 바이패스 혈관생성용 프로그램 (Bypass View)을 개발하였으며 이 프로그램을 사용하여 복부대동맥의 Invert_C 타입 이식혈관등 몇 가지 모양의 이식혈관을 생성하고 바이패스 혈류해석용 메쉬를 생성하였다. 한편, 관상동맥은 좌관상동맥(LCX; Left Circumflek Coronary artery)의 초음파 혈관 내경 환영(Intravascular ultrasound)을 실시하여 필요 영상을 얻었으며 위와 유사한 처리과정을 통해 혈류해석을 위한 3차원 좌표와 메쉬 데이터를 생성하였다.

Abstract ▼

A new approach has been introduced to examine severity of atherosclerosis and estimate the expected results of bypass surgery before the actual surgery by numerically solving the hemodynamic equations with CT image data that reflect the anatomical characteristics of blood vessels of the individual p

A new approach has been introduced to examine severity of atherosclerosis and estimate the expected results of bypass surgery before the actual surgery by numerically solving the hemodynamic equations with CT image data that reflect the anatomical characteristics of blood vessels of the individual patients. The final goal of this research is to realize this kind of new approach in the actual bypass surgery and examination process for atherosclerosis. We constructed the basic modules for this program and tested their potentials. The arteries considered m the research were abdominal aortic bifurcations and coronary arteries, The contents and results of the research are summarized below.
▶ In the first, the procedure to convert. the medical image data to geometric data for hemodynamic analysis.
In this investigation, three dimensional coordinates were obtained from the medical image files of the abdominal and coronary arteries and used as input data for the flow dynamic analysis program developed. The image files were obtained from the CT section pictures that are taken from the patients who have common hemodynamic screening. For the abdominal aorta, the.. CT section files ranging from the abdominal artery to the femoral artery were used(slice interval were L25mm or 5.00mm), We developed a CAD program(DICOM_View) with visual C++ language to extract coordinate data from the medical image data with DICOM format. As the section image displayed on the screen, the user drew the boundary of vessel sections by appropriately controlling the mouse. The extracted boundary coordinates were smoothed using the Fourier decomposition. The coordinates of the section boundaries were input to the commercial mesh software, ICEM to automatically generate meshes or the user directly generate computational meshes with his own method. We also developed a program(Bypass_View) to generate appropriate bypass artery. We were able to generate several bypasses including the inverted C_type bypass. On the other hand, the geometry of the LCX(Left Circumflex) coronary artery were obtained from the intravascular ultrasound and the similar procedure were used to obtain three dimensional coordinates and meshes for computational fluid dynamic analysis.

목차 Contents

• 표지...1
• 제출문...2
• 목차...3
• I. 연구개발결과 요약문...4
• 요약문...4
• SUMMARY...6
• II. 총괄연구개발과제 연구결과...8
• 1. 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 목표...8
• 1.1 총괄연구개발과제의 목표...8
• 1.2 총괄연구개발과제의 목표 달성도...12
• 2. 총괄연구개발과제의 최종 연구개발 내용 및 결과...15
• 2.1 혈관 영상 취득 및 3차원 형상 구축 프로그램...15
• 2.2 바이패스 혈관생성 프로그램...20
• 2.3 혈류 전용 CFD 프로그램...22
• 2.4 혈류 해석-결과...26
• 2.5 후 처리용 혈류역학지표 계산...40
• 3. 총괄연구개발과제의 연구결과 고찰 및 결론...45
• 참고문헌...46
• 5. 총괄연구개발과제의 연구성과...47
• 6. 연구개발결과의 파급효과...53
• 7. 첨부서류...53