초록 ▼

연구의 목적 및 내용
초저선량 흉부 CT를 이용해 GOLD 중증도 분류에 따른 폐구조물의 영상생체지표들을 개발하고 이를 폐기능 검사와 비교평가한다. 또한 본 연구를 통해 개발된 영상생체지표를 활용하여 질병의 정확한 조기발견 및 예후예측, 평가분석을 위해 의료 3D프린팅과 가상현실 기술에 접목하여 기반 플랫폼을 구축함으로써 실임상 환경은 물론 교육용으로도 활용해보고자 한다.

연구결과
▶1차년도
○ 초저선량 CT로부터 발생하는 양자 잡음 감쇄 기법 개발 및 검증
○ 초저선량 CT 기반 고성능 폐구조물

연구의 목적 및 내용
초저선량 흉부 CT를 이용해 GOLD 중증도 분류에 따른 폐구조물의 영상생체지표들을 개발하고 이를 폐기능 검사와 비교평가한다. 또한 본 연구를 통해 개발된 영상생체지표를 활용하여 질병의 정확한 조기발견 및 예후예측, 평가분석을 위해 의료 3D프린팅과 가상현실 기술에 접목하여 기반 플랫폼을 구축함으로써 실임상 환경은 물론 교육용으로도 활용해보고자 한다.

연구결과
▶1차년도
○ 초저선량 CT로부터 발생하는 양자 잡음 감쇄 기법 개발 및 검증
○ 초저선량 CT 기반 고성능 폐구조물 분할 기술 개발 및 검증
○ 폐구조물 팬텀의 제작
○ 폐구조물 팬텀을 이용한 호흡 모델의 분석 및 검증

▶2차년도
○ 기존 AD 기법의 한계를 극복하는 TVM 기법 개발 적용 및 비교 평가
○ 저선량 CT에 최적화된 벡터정보기반 고성능 기관지 분할 기술 개발
○ CFD 방정식을 이용하기 위한 3차원 볼륨-폴리곤 구조 변환 기술 개발
○ 기존 알고리즘보다 형상학적으로 더욱 안정적이고 사실적인 폐구조물 획득
○ 구조적 장애물을 포함한 호흡 모델 설계
○ CFD 시뮬레이션을 이용한 정상모델과 병변을 포함한 모델의 속도 변화량 및 상대 압력 변화량 비교 평가

▶3차년도
○ COPD 병기결정을 위한 새로운 영상표지자 개발 및 정립
○ 폐구조물 자체 분석 도구 개발 및 최적화를 통한 시스템의 체계화
○ 1, 2차년도에 개발된 연구결과와 3D 프린팅 기술을 활용하여 환자맞춤형 장기 모델을 제작
○ 환자 맞춤형 3D 장기 모델을 실임상에 적용하고 평가
○ 폐구조물의 체험형 열람을 위한 VR개발 플랫폼 구축
○ 가상현실 내에서 기관지/혈관/종양 탐색을 위한 컨텐츠 개발 및 적용

연구결과의 활용계획
○ 기존의 폐암검진용 저선량흉부 CT 활용 가능
○ 고성능 자동 폐구조물 추출 및 분석 기술의 개발을 통해 COPD 뿐 아니라, 기도와 폐실질의 변성에 근거한 폐암, 천식, 미만성 폐질환 등의 병기 및 예후 예측인자 분석에도 활용 가능
○ 개발된 영상생체표지자를 이용하여 COPD 및 각종 폐질환의 병기결정에 근거한 맞춤형 치료 및 임상치료방법의 세분화를 꾀할 수 있음
○ 폐구조물의 공간 정보 분석 결과를 활용하여 각종 폐질환의 치료 및 수술 전 병변의 정확한 위치 판단 및 계획 수립에 객관적 정보를 제공
○ 추출된 의료 컨텐츠를 3D 프린팅을 통해 실물화하고 가상현실에서 체험할 수 있는 플랫폼을 구축함으로써, 의료진이 임상현장에 활용함은 물론 환자와의 소통, 의대생 교육용으로 활용

( 출처 : 한글요약문 4p )

Abstract ▼

Purpose&contents
To develop of multidisciplinary imaging biomarkers considering functional, structural and dynamic interaction in the analysis of COPD lung structures with ultra-low dose CT and to investigate the feasibility of the early diagnosis and the accurate classification of Korean COPD pr

Purpose&contents
To develop of multidisciplinary imaging biomarkers considering functional, structural and dynamic interaction in the analysis of COPD lung structures with ultra-low dose CT and to investigate the feasibility of the early diagnosis and the accurate classification of Korean COPD progression in the clinical environment.
In addition, we utilize the lung structure extracted from ultra-low dose chest CT for real 3D printing and build a platform for browsing in virtual reality environment.

Result
▶ 1st year
○ Development and verification of quantum noise attenuation technique from ultra low dose CT
○ Development and verification of ultra-low-dose CT-based high-performance lung structure splitting technology
○ Construction of Phantom of Lung Structure
○ Analysis and verification of respiration model using lung structure phantom

▶ 2nd year
○ Development and comparison evaluation of TVM technique overcoming limit of existing AD technique
○ Development of high performance bronchial segmentation technology based on vector information optimized for low dose CT
○ Development of 3D volume-polygon structure conversion technology to use CFD equation
○ Obtain a more stable and realistic lung structure than the existing algorithms.
○ Breathing model design including structural obstacles
○ Comparative evaluation of velocity change and relative pressure change of normal model and lesion including CFD simulation

▶ 3rd year
○ Development and evaluation of imaging biomarker for investigating COPD severity
○ Optimization for lung imaging analysis software
○ Output through actual 3D printer through technology developed in the 1st and 2nd year
○ Clinical application and evaluation through patient-specific 3D printing model
○ VR development platform for experiential type viewing of lung structures
○ Development and application of contents for bronchial / blood vessel / tumor search in virtual reality

Expected Contribution
○ Low-dose chest CT available for conventional lung cancer screening
○ The development of high performance automatic lung structure extraction and analysis technology can be used not only for COPD but also for the prediction of stage and prognostic factors such as lung cancer, asthma, diffuse lung disease based on degeneration of airway and lung parenchyma
○ Use of precise image biomarkers can be used to segment customized and clinical treatment methods based on COPD staging.
○ Providing objective information for the treatment of various diseases and the precise location of preoperative lesions and planning for planning using the spatial information analysis result of lung structures
○ By realizing the extracted medical contents through 3D printing and building a platform for experiencing in virtual reality, the medical staff can be used for clinical purposes as well as for educational purposes of the general public or medical students.

( 출처 : SUMMARY 5p )

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 9
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 12
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 32
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 33
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 34
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 34
• 8. 참고문헌 ... 34
• 9. 연구성과 ... 37
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 40
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 41
• 12. 기타사항 ... 46
• 별첨1 대 표 연 구 성 과 ... 47
• 끝페이지 ... 58