초록 ▼

○ 연구개요
• 골다공증은 발병 시 정상 회복이 불가능한 골격계 질환으로 정확한 조기 진단 및 예방이 매우 중요하지만, 現 진단기기 및 진단 방식에 한계가 존재함.
• 現 진단기기 및 진단방식의 한계를 뛰어넘어 정확도 높은 골다공증의 조기 진단이 가능하도록 골 미세구조를 표현할 수 있는 위상최적설계 기반의 골격계 영상 고해상화 기술을 개발함.
• 본 연구에서는 CT영상에서의 목표 골 분할 및 골 관심영역의 국부 고해상화 방법론을 개발하였고, micro-CT 영상을 활용하여 개발 방법을 검증함.

○ 연구

○ 연구개요
• 골다공증은 발병 시 정상 회복이 불가능한 골격계 질환으로 정확한 조기 진단 및 예방이 매우 중요하지만, 現 진단기기 및 진단 방식에 한계가 존재함.
• 現 진단기기 및 진단방식의 한계를 뛰어넘어 정확도 높은 골다공증의 조기 진단이 가능하도록 골 미세구조를 표현할 수 있는 위상최적설계 기반의 골격계 영상 고해상화 기술을 개발함.
• 본 연구에서는 CT영상에서의 목표 골 분할 및 골 관심영역의 국부 고해상화 방법론을 개발하였고, micro-CT 영상을 활용하여 개발 방법을 검증함.

○ 연구 목표대비 연구결과
• 본 연구에서는 위상최적설계 기반의 골격계 영상 고해상화를 통해 70.2㎛ 해상도의 골격계 영상을 획득하였으며, 이는 당초 목표했던 60㎛에 근접한 수치임.
• 위상최적설계 기반 골격계 영상 고해상화 과정이 702㎛ 해상도의 영상을 10배 고해상화하여 70.2㎛ 해상도의 영상을 획득할 수 있음을 보였으므로, 600㎛ 해상도의 입력 영상 사용 시 60㎛해상도를 달성할 수 있을 것으로 판단함.
• micro-CT 영상을 활용한 검증 결과, 위상최적설계 기반 골격계 영상 고해상화 과정을 통해 얻어진 골 미세구조 영상은 골 형태학적 지수를 95.59% 정확도로,겉보기 탄성계수는 93.50%의 정확도로 예측하여 기존 목표였던 형태학적 지수의 정확도 90% 및 겉보기 탄성계수의 정확도 80%를 초과 달성하였음.
• 영상의 유사성을 픽셀 단위로 계산하는 다이스 계수 대신 전반적인 구조를 비교하는 SSIM을 사용하여 출력 영상의 유사성을 평가하였고, 위상최적설계 기반의 골격계 영상 고해상화 방법이 기존 영상 고해상화 방법 대비 더 높은 SSIM을 보이는 것을 확인함.

○ 연구개발결과의 중요성
• 기술적 측면
- 위상최적설계 기반 영상 고해상화 방법은 방사선 등의 문제로 인해 가용 해상도가 최대 300㎛급으로 제한되어 있는 의료영상기기의 물리적 한계를 돌파할 수 있으며, 골다공증 조기 진단의 신뢰성 향상에 크게 기여할 수 있음.
• 경제적 측면
- 골다공증의 정확한 조기진단을 통해 과진단 및 오진단에 의한 의료비용 낭비를 절감할 수 있으며, 골다공증의 예방을 통한 사회적 지출 비용 또한 절감 가능함.
• 사회적 측면
- 위상최적설계 기반 영상 고해상화 방법은 기존 DXA 대비 신뢰성 있는 골다공증의 진단을 통해 국민 건강을 증진시킴으로써 전반적인 삶의 질 향상에 기여할 수 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1-1. 연구개발의 필요성 ... 4
• 1-2. 연구개발의 목표 및 범위 ... 6
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 9
• 2-1. 관심 골격계의 자동 영상 분할 및 상대밀도 할당 ... 10
• 2-2. 위상최적설계를 사용한 관심영역의 골격계 영상 고해상화 ... 12
• 2-3. 형태학적 지표 측면에서의 구조 유사성 비교를 통한 제안 방법의 평가 ... 13
• 2-4. 사체 시편의 micro-CT 영상을 활용한 제안 방법의 검증 ... 14
• 2-5. 연구개발 결과 주요 평가항목 달성치 ... 16
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 17
• 3-1. 기술적 측면의 중요성 ... 17
• 3-2. 경제적 측면의 중요성 ... 17
• 3-3. 사회적 측면의 중요성 ... 18
• 4. 참고문헌 ... 18
• 5. 연구성과 ... 19
• 대표적 연구실적 ... 19
• 끝페이지 ... 30