초록 ▼

□ 연구개요
표적형 방사성핵종 치료는 현대의학의 지향점인 정밀의학에 맞는 유망한 기술로 종양에 필요한 용량을 전달하고 정상기관에 피폭을 최소화하기 위하여 개별화된 내부 선량 평가를 통한 최적의 치료선량 결정이 중요하다. 본 연구에서는 이원염색체(dicentric chromosome) 분석 방법의 문제점인 상당한 수작업 시간, 고도의 전문성 및 각 기관마다 다른 결과에 대한 특이성을 극복하기 위해 단일 염색체의 위치를 식별하여 분할하는 기술과 이원염색체 분류 딥러닝 네트워크를 개발함으로써 자동화된 이원염색체 분할 및 분류 통합

□ 연구개요
표적형 방사성핵종 치료는 현대의학의 지향점인 정밀의학에 맞는 유망한 기술로 종양에 필요한 용량을 전달하고 정상기관에 피폭을 최소화하기 위하여 개별화된 내부 선량 평가를 통한 최적의 치료선량 결정이 중요하다. 본 연구에서는 이원염색체(dicentric chromosome) 분석 방법의 문제점인 상당한 수작업 시간, 고도의 전문성 및 각 기관마다 다른 결과에 대한 특이성을 극복하기 위해 단일 염색체의 위치를 식별하여 분할하는 기술과 이원염색체 분류 딥러닝 네트워크를 개발함으로써 자동화된 이원염색체 분할 및 분류 통합 딥러닝 시스템을 개발하여 이원염색체의 정량화를 바탕으로 개선된 치료용 방사성의약품 선량평가 결과를 도출하고자 합니다.

□ 연구 목표대비 연구결과
1. 이원염색체 분할 및 분류 통합 딥러닝 자동화 네트워크 개발
가. 겹쳐있는 다수의 객체를 인식하기 위한 정상 염색체 학습 및 평가
- 253개의 테스트 데이터 집합에 대하여 객체검출정확도 0.977 mAP, F1 score 0.95
나. 단일 염색체 분할 및 딥러닝 기반 염색체 자동 분류를 위한 영상 전처리
- 이원염색체를 인위적으로 마킹시킨 영상 생성
- 이원염색체 테스트 데이터 확장을 위한 인위적으로 데이터 늘림 수행
다. 염색체 위치 식별 및 분류 통합 딥러닝 네트워크 개발
- 정상 및 이원염색체를 포함하는 데이터를 이용하여 이원염색체 분류 학습
- 정상 및 이원염색체를 포함하는 테스트 데이터 집합에 대하여 객체검출정확도 0.967 mAP, F1 score 0.95 획득

2. 영상기반 치료용 방사성의약품 전신 선량 평가
가. Ac-225(Lu-177)-PSMA SPECT 영상기반 관심 영역 및 주요 장기 영역 분할
- 치료용 방사성의약품의 영상획득 후 전신에 대한 선량을 평가하기 위하여 관심 영역 및 주요 장기에 대해서 정량분석
나. 치료용 방사성의약품 정량 데이터를 이용한 잔류시간 평가
- 시간에 따라 획득된 치료용 방사성의약품 영상을 이용하여 정량분석 하여 AUC(Area under curve)를 계산하여 약물의 영역별 잔류시간을 계산함
다. 몬테카를로 시뮬레이션을 이용한 치료용 방사성핵종 영향계수 계산.
- 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 영상내 밀도 값을 바탕으로 영향계수 평가

3. 염색체 영상 분할 및 분류 자동화 딥러닝 네트워크를 이용한 이원염색체 기반 치료용 방사성의약품 선량평가 개선
가. 획득된 영향계수와 잔류시간에 이원염색체 수에 따른 효과비를 이용한 영역별 선량평가 및 전신 선량 예측.
- 몬테카를로 시뮬레이션을 통해 획득한 영향계수 값과 약물의 잔류시간에 방사선 종류에 따른 효과비를 곱하여 영역별 선량을 평가하며 주요장기의 선량을 바탕으로 전신 선량을 예측함.
나. 이원염색체 분류를 통한 전신 선량평가 결과와 영상기반 선량평가 결과 비교
- 염색체 분류 자동화 모델을 통해 얻어진 전신 선량 결과와 영상기반 치료용 방사성의약품의 전신선량 값을 비교하여 선량보정.
- 주요장기와 관심영역의 선량으로 전신 선량을 계산할 수 있는 보정 모델제안

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
1. 이원염색체 분할 및 분류 자동화 네트워크로 염색체 영상을 이용한 전신 선량평가 효율성 증진 기대.
2. 판독이 불필요한 정상 염색체는 판독 대상에서 제외하고 이원염색체 및 비정상 염색체만 특이적으로 판독하여 판독 시간 단축 및 정확도 향상 기대.
3. 생체영상을 활용한 치료용 방사성의약품 전신 선량평가 기법에 방사선에 따른 효과비를 적용하여 정확도 개선으로 최적화된 개인별 치료선량 평가
4. 국내 치료용 방사성핵종 식품의약품안전처 임상시험 체내 안전성 평가 자료로 활용하여 치료용 방사성의약품의 국내 산업화 현실화 기대

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구 목표 ... 4
• 나. 연구 필요성 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 12
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 12
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 13
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 참고문헌 ... 14
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 18
• 끝페이지 ... 28