초록 ▼

연구개요
본 연구는 기계학습을 이용하여, Perthes병(특발성 대퇴골두 괴사증) 환자의 초기 X-ray 영상에서 최종 임상 결과와 최종 X-ray영상을 예측하는 모델을 개발함으로써, Perthes병 치료의 의사 결정 보조시스템 구축을 목적으로 한다.

연구 목표대비 연구결과
전처리와 다수 전문가의 labelling이 완료된 LCP 환자 단순 방사선 영상 DB구축함.
(연구목표 대비: 100%)
: 1052명의 Perthes병 환자 중 자연 경과 확인이 가능한 장기 추시환자 263명의 시기별 단순 방

연구개요
본 연구는 기계학습을 이용하여, Perthes병(특발성 대퇴골두 괴사증) 환자의 초기 X-ray 영상에서 최종 임상 결과와 최종 X-ray영상을 예측하는 모델을 개발함으로써, Perthes병 치료의 의사 결정 보조시스템 구축을 목적으로 한다.

연구 목표대비 연구결과
전처리와 다수 전문가의 labelling이 완료된 LCP 환자 단순 방사선 영상 DB구축함.
(연구목표 대비: 100%)
: 1052명의 Perthes병 환자 중 자연 경과 확인이 가능한 장기 추시환자 263명의 시기별 단순 방사선 영상을 전후면/측면 영상(1024매/188매) 획득, 전처리와 ROI에 대한 Crop이 완료되고, 3명의 소아정형외과 전문의가 각각 2차례에 걸쳐 labelling한 Database를 세계최초로 구축함. 외부 검증을 위한 188매의 영상 Dataset 추가됨.
기계학습을 이용한 Perthes병 예후 예측 알고리즘 개발: (연구목표 대비: 90%)
: 상기 Dataset을 활용하여 Model 개발을 완료하였으며, Test dataset에서 예후예측 민감도 0.902, 특이도 0.750, 정확도 0.822, AUC 0.826, 외부 검증 dataset에서 예후예측 민감도 0.897, 특이도 0.536, 정확도 0.719, AUC 0.745을 달성하였음. 3명의 전문가 평균보다 우월한 예측 정확도를 확인하였음. 최종 결과 논문 작성중임.
관련 학회 발표 : 국제학회 심포지엄 초정 연자 1회, 국내 관련 학회 1회. (연구 목표 대비: 100%)
전문학술지 논문게재 성과: SCI(E), 1저자 (연구목표 대비: 100%)

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성)
본 연구를 통해, 세계 최초로 전처리와 다수 전문가의 labelling이 완료된 LCP 환자 X-ray영상 DB구축함. 특히 수술등의 intervention없이 장기 추시한 본 영상DB는 Perthes병의 자연경과, 관련 AI연구등에 기반이 되는 자료임. 국내 Perthes병 연구자들에게 DB를 개방하여, 다기관 후속 연구 진행 예정임.
연구의 시작 가설과 같이, Perthes병의 자연 경과 예측 결과는 다수의 전문가에서 도 만족스럽지 못했음. 3년 예후 예측의 평균 정확도는 초기 X-ray만 있는 경우에는 60%선, 발병 연령을 함께 제공한 경우에는 70%에 그쳤음. 본 연구를 통해 개발한 Algorithm은 외부 데이터 검증에서, 초기 X-ray 데이터만으로 72%의 예측 정확도(VGG19)를 나타내어, 전문가와 대등한 결과를 보였음.
초기의 치료 결정이 예후에 큰 영향을 미치는 Perthes병은 진단의 어려움으로 인해, 관련 전문가(소아정형외과)를 만나기까지 시간이 지연되는 경우가 많음. 해당 알고리즘은 전문가 평가 기반으로 개발되었으며, 외부 자료검증까지 완료된 상태로 임상 의료에 활용될 가능성이 높음. 국내의료 현장 및 미개발 국가등에서도 유용하게 사용되어, 보건의료에 도움이 될 것으로 판단됨.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• 3) 목표 달성 수준 ... 13
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 14
• ① Perthes병의 영상자료 DB완성 ... 14
• ② Perthes병 예후 예측 알고리즘 개발 ... 14
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 15
• ① Perthes병의 영상자료 DB ... 15
• ② Perthes병 예후 예측 알고리즘 ... 15
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 17
• 끝페이지 ... 20