초록 ▼

□ 연구개요
임상적으로 중요한 심장의 삼차원적인 움직임과 심근의 변형을 평가하고 정확하게 분석할 수 있는 기술이 아직 없는 임상적인 한계점을 극복하기 위하여, 3D심초음파에서 추출한 심근 모션 데이터를 이용하여, 좌심실의 움직임과 기하학적 변형을 분석하는 소프트웨어를 개발하고, 동물실험 및 임상적용을 통하여 소프트웨어를 검증하며 좌심실의 수축 기능을 가장 잘 반영하는 삼차원적인 지표를 발굴

□ 연구 목표대비 연구결과
■심장 심근의 수축률과 기하학적 변형을 나타내는 파라메터 연산 및 입출력/가시화 모듈(SW)

□ 연구개요
임상적으로 중요한 심장의 삼차원적인 움직임과 심근의 변형을 평가하고 정확하게 분석할 수 있는 기술이 아직 없는 임상적인 한계점을 극복하기 위하여, 3D심초음파에서 추출한 심근 모션 데이터를 이용하여, 좌심실의 움직임과 기하학적 변형을 분석하는 소프트웨어를 개발하고, 동물실험 및 임상적용을 통하여 소프트웨어를 검증하며 좌심실의 수축 기능을 가장 잘 반영하는 삼차원적인 지표를 발굴

□ 연구 목표대비 연구결과
■심장 심근의 수축률과 기하학적 변형을 나타내는 파라메터 연산 및 입출력/가시화 모듈(SW) 개발
1. 3차원 심초음파 영상 분할 소프트웨어인 Echopac에서 출력하는 HDF5형식과 Tomtec에서 출력하는 ucd형식의 데이터 입력 지원
2. Echopac과 Tomtec에서 출력한 Mesh형태의 데이터를 이용하여 좌심실 표면의 부위별 수축률인 Principal Strain, Longitudinal Strain, Circumferential Strain과 3차원 기하학적 형태를 나타내는 Curvature를 연산 기능 지원
3. 운영체제와 브라우져의 제약을 받지 않는 WebGL라이브러리를 이용한 Strain과 Curvature의 변화에 대한 애니메이션 기능 지원
4. 부피 독립적으로 심장의 변형을 정량화하는 Normalized Minimal Curvature지표 개발
5. 수집한 Parameter들의 관리가 용의하도록 데이터베이스 기능 추가
■동물 실험을 통한 심장 움직임 분석 파라미터/SW 검증
1. 침습적으로 획득한 유동에 대한 지표인 ESPVR 및 dP/dt 와 3차원 변형률에 대한 지표의 상관관계 확립.
2. 중회귀분석을 이용하여 신규 지표인 Normalized Minimal Curvature의 부피독립성 검증
3. 기존의 지표들과 동시에 사용하였을 때 침습적 지표에 대한 예측 변수로의 우월성 검증
4. 개발된 소프트웨어의 지표 연산 성능과 신뢰성 검증
■임상 연구를 통한 임상적 유용성 검증
1. Welsch's t-test를 이용하여 개발된 지표들이 정상군과 심근병증의 좌심실을 구분함을 검증.
2. 심장 자기공명영상 (MRI)과의 비교 영상 획득
3. 판막질환, 심부전 환자의 영상 획득 후 임상 경과 관찰
■ 심초음파 영상의 한계
1. 심초음파 영상의 공간적, 시간적 해상도의 한계로 인하여 표면 분할과 유동 분석 목표는 달성하지 못함

□ 연구개발결과의 중요성
■ 3차원 초음파의 좌심실 표면 추적 능력의 응용
1. 심장의 3차원적인 움직임을 분석하여 정량화한 principal strain은 심장의 움직임을 이차원으로 분석하는 기존의 strain에 비하여 보다 정확하게 심근 수축력을 반영할 수 있으므로 향후 좌심실 기능의 평가를 위한 임상 적용이 가능함.
2. 3차원 strain의 정확성을 동물실험을 통한 침습적인 표준 지표와 비교하여 그 정확성을 검증한 최초의 연구임.
■ 좌심실 표면 곡률의 변형에 대한 해석의 엄밀화
1. 좌심실 표면의 곡률에 대한 연구는 많이 이루어져 있으나 실험을 통해 침습적 지표와의 관계를 검증한 사례는 없으며 특히 기하학적 변형이 아닌 순수 부피변화 효과를 정규화 하는 문제를 엄밀히 접근하였음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1. 좌심실의 수축률에 대한 새로운 지표의 개발 ... 4
• 2. 좌심실의 기하학적 변형에 대한 정량화의 필요성 ... 4
• 3. 물리적 지표에 대한 시각화 필요성 ... 4
• 4. 좌심실 표면 분할과 추적 알고리즘 고도화의 필요성 ... 5
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 5
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 17
• 1. 3차원 초음파를 통한 심근 수축의 삼차원 분석 방법 정립 및 검증 ... 17
• 2. 영상에서 획득할 수 있는 수축률에 대한 지표를 침습적 지표를 이용하여 검증 ... 18
• 3. 좌심실 표면 곡률에 대한 엄밀한 기하학적 해석 시도 ... 18
• 4. 수치로만 나타나는 물리학적 지표들에 대한 직관적 시각화 모듈 개발 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 19
• 끝페이지 ... 22