초록 ▼

□ 연구개요
뼈스캔은 임상에서 자주 시행하는 영상으로, 뼈전이가 의심되는 암 환자, 골종양 환자, 외상 병력이 있는 환자 등의 평가에 매우 유용한 검사이나, 뼈스캔 촬영을 위해서는 방사성의약품 주사 후 약 4 시간의 대기시간이 소요되어 환자가 겪는 불편함이 큼.
이 연구에서는 딥러닝 알고리즘을 뼈스캔에 활용하여 저화질의 초기영상을 고화질로 개선시키는 기술을 개발함. 따라서 영상의 질을 유지하면서 뼈스캔 소요시간을 단축시켜 뼈스캔 워크플로우를 개선함.

□ 연구 목표대비 연구결과
1) 뼈스캔 리지스트리 구축

□ 연구개요
뼈스캔은 임상에서 자주 시행하는 영상으로, 뼈전이가 의심되는 암 환자, 골종양 환자, 외상 병력이 있는 환자 등의 평가에 매우 유용한 검사이나, 뼈스캔 촬영을 위해서는 방사성의약품 주사 후 약 4 시간의 대기시간이 소요되어 환자가 겪는 불편함이 큼.
이 연구에서는 딥러닝 알고리즘을 뼈스캔에 활용하여 저화질의 초기영상을 고화질로 개선시키는 기술을 개발함. 따라서 영상의 질을 유지하면서 뼈스캔 소요시간을 단축시켜 뼈스캔 워크플로우를 개선함.

□ 연구 목표대비 연구결과
1) 뼈스캔 리지스트리 구축
- 2019년 9월부터 2022년 7월까지 본원에서 시행한 총 25,662 건의 뼈스캔을 수집함.
- 뼈스캔 영상 질을 평가할 수 있는 간단한 파라미터인 femur-to-thigh ratio를 빅데이터에서 수집하고, 평균, 표준편차 등을 분석함.
- 뼈스캔 자료에서 주사 후 대기시간, 환자의 성별, 연령, 진단명, 외상력 등을 수집함.
- 이러한 데이터는 향후 뼈스캔 활용 연구에 기본 자료로 사용할 수 있음.
2) 인공지능을 이용한 뼈스캔 화질 개선 기술 개발
- 뼈스캔에서 화질 개선을 위한 인공지능 연구는 현재까지 보고가 없음.
- 초기 영상과 지연 영상의 방사성동위원소 분포 차이를 모델링하기 위해 적대적 생성 신경망(Generative Adversarial Network, GAN)을 사용함.
- 여러 적대적 생성 신경망의 종류 중 최근 발표된 연구인 Contrastive learning Unpaired Translation (CUT)을 이용하여 초기 뼈스캔 영상에서 새롭게 생성된 뼈스캔 영상을 얻었음.
- 생성된 뼈스캔 영상은 임상에서 사용할 수 있을 정도의 영상 질을 보여줌.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
- 뼈스캔에서 실제 초기영상을 얻어 영상의 질을 개선하는 딥러닝 연구는 현재까지 국내외에서 보고된 바가 없으므로 주요 상위 저널에 논문을 발표할 예정임.
- 실제 임상에서 사용된다면 뼈스캔 대기 시간 단축으로 환자 만족도가 향상됨.
- 핵의학과 감마카메라 회전율을 높여 뼈스캔 검사 건수를 증가시킬 수 있으며, 응급 검사 및 추가 검사를 진행할 수 있음.
- 딥러닝으로 뼈스캔 영상 질이 개선되므로 환자에게 투여하는 방사성의약품의 용량을 줄일 수 있으므로 환자의 방사선 피폭량을 감소시키는 효과가 있음.
- 다양한 핵의학 감마카메라 영상에 적용해볼 수 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 가. 연구목적 ... 4
• 나. 연구의 필요성 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 가. 뼈스캔 리지스트리 구축 ... 5
• 나. 뼈스캔 영상 질 분석을 위한 객관적 파라미터 개발 ... 5
• 다. 저화질 뼈스캔 수집(전향적 자료 수집) ... 6
• 라. 초기 영상을 이용한 화질 개선 실험 ... 6
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 8
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 8
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 9
• 3) 목표 달성 수준 ... 9
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 9
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 10
• 1) 뼈스캔 빅데이터 생성 ... 10
• 2) Fast bone scan(가칭)을 이용한 생산성 향상 및 고용창출효과 ... 10
• 3) Fast bone scan(가칭) 인공지능 소프트웨어 수출 ... 10
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 10
• 1) 뼈스캔 빅데이터 다기관 연구 ... 10
• 2) Fast bone scan(가칭) 다기관 연구 ... 10
• 3) 기술이전 및 fast bone scan 소프트웨어 상품화 ... 10
• 4) 뼈스캔 리지스트리를 이용한 응용연구 ... 10
• 6. 자체점검표 ... 11
• 7. 참고문헌 ... 11
• [붙임1] 세부 정량적 연구개발성과 ... 13
• [붙임2] 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 14
• 끝페이지 ... 21