초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
수술중 CT장비는 즉각적인 해부학적 위치 정보를 제공함으로써 시술과정에서 임상의의 의사결정의 정확성을 높여줄 수 있어 활용도가 확대되는 추세이지만, 높은 영상품질을 위해 고선량 스캐닝 방식이 불가피해 환자 피폭 문제가 대두되어 왔다. 환자의 피폭 문제를 해결할 수 있는 뇌척추 수술중 MDCT(multi-detector CT)영상에 최적화된 저선량-고품질 나선형 CT 영상재구성 기술 개발이 본 연구의 목적이다. 구체적인 개발내용은 다음과 같다.
첫 번째, 사전학습(Dictionary learning

□ 연구의 목적 및 내용
수술중 CT장비는 즉각적인 해부학적 위치 정보를 제공함으로써 시술과정에서 임상의의 의사결정의 정확성을 높여줄 수 있어 활용도가 확대되는 추세이지만, 높은 영상품질을 위해 고선량 스캐닝 방식이 불가피해 환자 피폭 문제가 대두되어 왔다. 환자의 피폭 문제를 해결할 수 있는 뇌척추 수술중 MDCT(multi-detector CT)영상에 최적화된 저선량-고품질 나선형 CT 영상재구성 기술 개발이 본 연구의 목적이다. 구체적인 개발내용은 다음과 같다.
첫 번째, 사전학습(Dictionary learning) 기반의 정규화식 설계와 압축 센싱 기반의 TV(total variation) 최소화 알고리즘, 두 가지 방법을 통해 기존 대비 75%이상의 선량저감률을 가지는 CT 영상 품질 유지 기법 개발하는 것이다.
두 번째, 수술중 상황에 맞도록 16 image/sec 이상의 고속 고해상도 나선형 CT 영상재구성 기술을 개발하는 것이다. 해석학적 기반의 고해상도 나선형 CT 영상재구성 기술과 GPU를 활용한 고속 영상재구성 처리 기법을 개발한다.
세 번째, 척추 나사 및 니들에 의한 금속 아티팩트, 빔 경화 아피택트 및 나선형 궤적 운동에 대한 기하학적 위치 보정 기술 등 뇌척추 CT 영상에 최적화된 CT 아티팩트 저감 기술을 개발하는 것이다.
그리고 뇌영상을 위해 균일도 5HU 이내의 높은 대조도 분해능(low contrast detectability)을 가지는 고품질 영상재구성 기법과 뇌척추 수술 영상 유도 기법을 위한 CT 볼륨데이터 정량화 기술을 개발하는 것이다.

□ 연구개발성과
다음과 같은 순서로 수술용 CT 시스템에 최적화된 영상 재구성 알고리즘 개발이 진행되었다.
우선 연구개발을 위해 나선형 CT 영상재구성 시뮬레이터 구축했고, 기존 수술용 CT에서의 고전적인 FBP(filtered backprojection) 방식에서 3차원 상에서의 X선 소스, 디텍터, 피사체의 위치, 뷰 각도, 팬 각도, 콘 각도 등의 파라미터들의 정확한 계산을 통해 기존의 commercial 시스템으로 복원한 영상보다 우수한 나선형 CT 영상 복원 알고리즘을 개발했다.
또한 반복적 디노이징을 이용한 저선량 기법을 검증했으며 환자의 피폭량을 줄이기 위해 X선원 앞단에 움직이는 빔 블로커를 설치하는 연구를 수행하기 위해 시뮬레이션을 통해 최적의 빔 블로커 모양과 모션의 조건을 찾았으며, 이를 토대로 개발 CT의 X선원 앞단에 빔 블로커를 제작 및 설치하여 연구를 진행했다.
환자의 몸에 임플란트 같은 메탈이 있는 경우 발생하는 메탈 아티팩트를 Normalized metal artifact reduction (NMAR) 방법을 이용하여 저감하는 기술과 X선이 고밀도 물체를 지나면 X선 에너지 분포의 영향으로 발생하는 빔 경화 현상을 Empirical beam hardening correction (EBHC) 방법으로 보정하는 기술을 적용했다.

□ 연구개발성과의 활용계획(기대효과)
저선량-고품질 영상재구성 기술은 수술중 CT 광학융합 영상시스템을 최적화 시키는 핵심기술로써 활용될 것이다. 그리고 저선량 기법은 개방형 수술실에서 환자 피폭 최소화시킴으로써 기존의 문제로 대두됐던 환자 피폭 문제를 해결하여 수술중 CT 장비의 활용도를 높일 것이다. 또한 임상의에게 고해상도의 영상을 제공함으로써 시술에 신뢰성 있는 정보를 제공하여 시술과정에서의 임상의의 의사결정의 정확성을 높이는데 직접적으로 기여할 것이다. 마지막으로 창업 기업을 중심으로 수술용 영상융합 장비 시장을 개척할 것이며, 융합기기 분야의 협력 모델을 제시할 것이다.

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• 목차 ... 5
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 성과 ... 7
• 2-1 전단계 연구개발 목표 ... 7
• 2-2 전단계 연구개발 추진전략 및 방법 ... 7
• 2-3 전단계 연구개발 내용 및 결과 ... 9
• 2-4. 전단계 연구개발 실적(논문, 특허, 기술이전 등) ... 17
• 3. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 18
• 3-1. 목표 ... 18
• 3-2. 목표 달성여부 ... 18
• 3-3. 목표 미달성 시 원인(사유) 및 차후대책(후속연구의 필요성 등) ... 21
• 4. 연구개발성과의 활용 계획 등 ... 21
• 붙임. 참고문헌 ... 22
• 끝페이지 ... 23