초록 ▼

○ 연구개발 결과
- 진단 정확도 향상을 위한 의료영상 화질 개선
⦁ 상용화 소프트웨어 (SAFIRE, Siemens)와 비슷한 수준의 저선량 CT영상 보정능력 달성
⦁ 2차원 초음파 영상을 이용한 좌심실의 3차원 움직임 상대오차 10% 수준의 복원 기술
⦁ 강화학습을 이용하여 1.96±0.78mm 이내의 오차를 갖는 두(頭)부 계측 3차원 기준점 예측 알고리즘 구현 완료
⦁ X-ray 영상에서 발달성 고관절 이형성증(DDH) 스크리닝의 정확도 98% 이상 달성
- 기계학습 기반 질환별 예측 모델 개

○ 연구개발 결과
- 진단 정확도 향상을 위한 의료영상 화질 개선
⦁ 상용화 소프트웨어 (SAFIRE, Siemens)와 비슷한 수준의 저선량 CT영상 보정능력 달성
⦁ 2차원 초음파 영상을 이용한 좌심실의 3차원 움직임 상대오차 10% 수준의 복원 기술
⦁ 강화학습을 이용하여 1.96±0.78mm 이내의 오차를 갖는 두(頭)부 계측 3차원 기준점 예측 알고리즘 구현 완료
⦁ X-ray 영상에서 발달성 고관절 이형성증(DDH) 스크리닝의 정확도 98% 이상 달성
- 기계학습 기반 질환별 예측 모델 개발
⦁ 체외 충격파 요로결석 쇄석술 성공률 예측 모델 87% 이상의 정확도 달성
⦁ 뇌졸중 후 섬망 예측 모델 82% 이상의 정확도 달성
- 의료진단시스템 개발을 위한 생명현상 수리모델링 연구
⦁ 당뇨병 전(前)단계에서 당뇨병 단계로 발달하는 수리모델 개발
⦁ 혈압 시계열 데이터의 수집, 전처리, 군집화, 통계처리 및 시각화를 위한 S/W 개발
- 감염병 확산 예측 모델 연구
⦁ 코로나19 확산 시뮬레이션 및 비약물적 조치의 코로나19 확산 억제에 미치는 영향 분석
⦁ 말라리아, 중증열성혈소판감소증후군(SFTS), 아프리카돼지열병(ASF) 감염 확산 예측을 위한 기초 수리모델링 구축
- 수리과학 기반 질환 및 질병 치료모델 연구
⦁ 키나아제-화학합성물 활성도를 반영하는 화학분자 정량적 표기법 제안 및 활성도 예측 모델 제안
⦁ 뇌전증 발작 전후의 주파수대역 간 연관성, 채널 간 특성 분석

○ 연구개발 최종 결과물
⦁ 논문 18편: SCI(E) 논문 14편, 비SCI(E) 논문 4편
⦁ 특허 3건: 국내등록 1건, 국내출원 2건
⦁ 소프트웨어 저작권 등록 5건

(출처 : 요약서 3p)

Abstract ▼

Purpose & Contents
The purpose of this research project is to establish the basis and to secure excellence of medical mathematics research for prediction, diagnosis, and treatment of diseases, and to solve problems arising in the medical/health fields. This project includes the following topics:<

Purpose & Contents
The purpose of this research project is to establish the basis and to secure excellence of medical mathematics research for prediction, diagnosis, and treatment of diseases, and to solve problems arising in the medical/health fields. This project includes the following topics:
◯ Medical image quality enhancement to improve diagnosis accuracy
◯ Development of predictive models for each disease based on machine learning
◯ Mathematical modeling of life phenomena to develop medical diagnosis system
◯ Mathematical model to predict the spread of infectious diseases
◯ Mathematics-based model for diseases treatment

Results
◯ Medical image quality enhancement to improve diagnosis accuracy
⦁ Low-dose CT image correction performance similar to commercial software (SAFIRE, Siemens)
⦁ 3D recovery of the left ventricle using 2D ultrasound images
⦁ Implementation of an algorithm predicting a 3D reference point with an error of 1.96±0.78mm using reinforcement learning.
⦁ Screening algorithm with an accuracy more than 98% for developmental dysplasia of the hip(DDH) in X-ray images
◯ Development of predictive models for each disease based on machine learning
⦁ Success rate prediction model with an accuracy more than 87% for extracorporeal shock wave lithotripsy
⦁ Delirium prediction model after stroke with an accuracy more than 82%
◯ Mathematical modeling of life phenomena to develop medical diagnosis system
⦁ A mathematical model of the transition process from pre-diabetes to diabetes
⦁ A software for collection, pre-processing, clustering, statistical processing and visualization of blood pressure time series data
◯ Mathematical model to predict the spread of infectious diseases
⦁ Simulation of the spread of COVID-19 and analysis on the effect of non-pharmaceutical actions for suppressing the spread of COVID-19
⦁ A mathematical modeling to predict the spread of infection of malaria, severe fever with thrombocytopenia syndrome (SFTS), and african swine fever (ASF)
◯ Mathematics-based model for diseases treatment
⦁ A molecule representation and activity prediction model related to kinase-compound activity
⦁ Analysis of the correlation between frequency bands and characteristics between channels before and after epilepsy seizures

Expected Contribution
◯ To activate of the medical industry by developing mathematics based medical services
◯ To secure the core technology of advanced medical imaging based on mathematical theory and to avoid the dependence on foreign technology
◯ To predict the risk of infectious diseases by region using data related to healthcare
◯ To analyze rapidly and to treat accurately in surgery of patients with epilepsy
◯ To improve the scale and technology of domestic pharmaceutical/bio companies in the global market

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 국문 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• CONTENTS ... 6
• 목차 ... 7
• 제1장. 연구개발과제의 개요 ... 8
• 제1절. 연구개발의 필요성 ... 8
• 제2절. 연구개발의 내용 및 범위 ... 11
• 제2장. 국내외 기술 개발 현황 ... 12
• 제1절. 해외 주요 연구기관 ... 12
• 제2절. 국내 연구 현황 ... 14
• 제3장. 연구 수행 내용 및 성과 ... 15
• 제1절. 의료영상 복원 및 분석을 위한 수학적 기법 연구 ... 15
• 제2절. 기계학습을 활용한 의료데이터분석 및 예측모델 개발과 응용 ... 22
• 제3절. 생체현상의 수학적 모델링을 통한 질환 예측 및 진단연구 ... 25
• 제4절. 데이터 기반 감염병 확산 수리모델링 및 방제전략 효과 분석 ... 29
• 제5절. 신약 및 의료시계열 데이터 분석연구 ... 37
• 제4장. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 40
• 제1절. 목표 달성도 ... 40
• 제2절. 평가 착안점에 따른 자체평가 ... 42
• 제3절. 정량적 연구성과 목표 및 달성도 ... 43
• 제5장. 연구개발성과의 활용계획 ... 44
• 제6장. 연구 과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 45
• 제7장. 연구개발성과의 보안등급 ... 46
• 제8장. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 47
• 제9장. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행 실적 ... 48
• 제10장. 연구개발과제의 대표적 연구 실적 ... 49
• 제11장. 기타 사항 ... 51
• 제12장. 참고 문헌 ... 52
• 끝페이지 ... 54