초록 ▼

연구의 목적 및 내용
본 연구에서는 4차원 의료 영상의 정합 기술 개발에 역량을 집중한다. 우선 특징점 및 영상 기반 정합을 이해하고 새로운 방식으로 구현한다. 여기에 광흐름 기법을 이용하여 끊김이 보존되는 특성을 가지는 정합 기법을 구현하고 정교한 사전확률이 수식에 반영하여 정합의 성능을 향상시킨다. 둘째로 임상적(clinical)인 관류 영상 맵을 생성하여 정합 기법의 임상적 타당성을 의학적으로 검증한다. 끝으로 정합 기법을 응용 실질적(practical)인 4차원 의료 영상 처리 기법을 개발한다.
연구결과
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연구의 목적 및 내용
본 연구에서는 4차원 의료 영상의 정합 기술 개발에 역량을 집중한다. 우선 특징점 및 영상 기반 정합을 이해하고 새로운 방식으로 구현한다. 여기에 광흐름 기법을 이용하여 끊김이 보존되는 특성을 가지는 정합 기법을 구현하고 정교한 사전확률이 수식에 반영하여 정합의 성능을 향상시킨다. 둘째로 임상적(clinical)인 관류 영상 맵을 생성하여 정합 기법의 임상적 타당성을 의학적으로 검증한다. 끝으로 정합 기법을 응용 실질적(practical)인 4차원 의료 영상 처리 기법을 개발한다.
연구결과
- 특징점 기반 정합 기법의 개발: 의료 영상 특징 추출 및 특징 기반 정합 기법의 개발.
- 영상 기반 정합 기법의 개발: 그래프 모델을 이용한 영상 기반 정합 기법의 개발
- 광흐름 측정 기술에 기반한 끊김 보존 정합 기법 개발: 세게적 수준의 광흐름 측정 기술을 개발하고 이를 영상 기반 정합 기법에 응용한 기법개발.
- 높은 차원의 사전확률 모델링: 다수의 그래프 노드를 포함하는 에너지를 효율적으로 최적화하는 기법을 개발하여 정교한 정합에 도움이 될 수 있도록 함.
- 특징점 및 영상에 동시 기반한 기법의 개발: 두 기법의 장점을 결합한 기법 개발.
- 4차원 데이터 취득/분석 및 장기 움직임 통계적 모델링: 4차원 데이터의 취득이 장기별로 다양하지 못함. 보통 정합 기법은 당초예상보다 시간 축으로 간격이 긴 데이터 셋으로 테스트.
- 개발된 정합 기법의 임상적 타당성 검증 및 관류영상 생성: 임상적으로 매우 어려운 사례의 정합 문제에 대한 결과들을 제시하였으나 검증의 객관성에 대해서는 연구가 더욱 필요한 상황.
연구결과의 활용계획
본 연구에서 개발한 기술들을 이용하여 현재까지 관류 영상 맵의 생성이 쉽지 않았던 심장, 폐, 간 등의 장기에 대해 임상적인 유용성이 검증된 관류 영상 맵을 생성하여 해당 장기에 대해 진단의 효율성을 높이는 계기가 될 것으로 예상된다. 또한 3차원 영상의 이해에 사용되는 정합 및 영역화 등의 분야는 세계적으로 가장 경쟁이 치열한 분야중 하나인 컴퓨터 비전(Computer Vision) 분야의 대표적인 연구주제로서 통합적인 연구를 진행해가는 과정은 해당 분야의 기술력을 크게 재고시킬 수 있다. 끝으로 본 연구를 통하여 3차원 의료영상의 접근성을 강화하는 기술을 개발한다면 이미 보급이 되어 있는 시스템을 기반으로 산업현장에서의 선점효과를 기대할 수 있다. 의료 관련 시스템 및 소프트웨어 기술은 희소성과 전문성을 갖춘 특성상 막대한 부가가치를 창출할 수 있는 시장성을 가지고 있으며, 이와 같은 시장은 선점의 효과가 다른 곳에 비해 두드러지므로 조속한 연구 개발이 필요한 분야이다.

Abstract ▼

Purpose&contents
This research focuses on development of technique for registration of 4 dimensional medical images. First, we understand previous techniques for feature-/image-based registration then improve and implement them. In addition we also develop the technique using optical flow estimat

Purpose&contents
This research focuses on development of technique for registration of 4 dimensional medical images. First, we understand previous techniques for feature-/image-based registration then improve and implement them. In addition we also develop the technique using optical flow estimation with discontinuity-preserving characteristics; and apply more elaborate prior model to the framework, enhancing the performance.
Second, we medically evaluate the developed registration technique generating clinical perfusion map. Finally we construct practical 4-D medical image processing method using the developed technique.
Result
- Feature-based registration:
Extracting features from medical images and conducting registration using the features provides basic framework for multi-modal image set.
- Image-based registration:
Develops the novel technique using graph model and discrete optimization.
- Registration using discontinuity-preserving optic flow estimation:
Shows state-of-the-art optic flow estimation result and its application to registration.
- High-order prior modeling:
Provides a method efficiently solving high-order clique potential to enhance the performance.
- Hybrid feature and image based registration:
Provides a method to combine advantages of both approach.
- Aquisition / analysis of 4-D data and statistical modeling of organ movement:
Not enough available data is acquired. Requires more study.
- Clinical evaluation and perfusion map generation:
Provides registration results for clinically tough examples but requires more effort for objectivity of the evaluation.
Expected Contribution
By reconstructing flow image maps, which have been proven to be of great clinical use, from the techniques developed in this research project of particularly tricky organs such as the heart, lungs, and the liver, we hope to increase the efficiency in diagnoses for these organs. Also, th developed techniques can also be applied to the brain, which undergoes rigid transformation, to reconstruct effective flow imagery maps.
Simple and obvious clinical application includes diagnoses of diseases which are caused by blood flow, such as myocardial infarction or cerebral apoplexy, and liver cancer which is diagnosed by examining the difference of the absorption and discharge of the contrast material in the arterial and portal phases. Another major application area is the use in diagnoses of cancer is vessels for various organs of interest.

목차 Contents

• 중견연구자지원사업(핵심연구) 최종보고서 ... 1
• 목 차 ... 3
• 연구계획 요약문 ... 4
• 연구결과 요약문 ... 6
• 한글요약문 ... 6
• SUMMARY ... 8
• 연구내용 및 결과 ... 10
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 10
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 11
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 13
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 33
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 34
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 35
• 7. 주관연구책임자(공동연구원) 대표적 연구실적 ... 35
• 8. 참고문헌 ... 35
• 9. 연구성과 ... 38
• 10. 기타사항 ... 40
• [별첨1] 대표연구성과 ... 41
• 자체평가 의견서 ... 42