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2018. 12
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인공지능 기술을 이용한 다양한 CT 재구성 커널 영상 변환 기법 개발
CT Image Conversion among Different Reconstruction Kernels without a Sinogram by Using a Convolutional Neural Network
05. Jan. 2019.
서울아산병원 융합의학과 (의공학연구소) 이준구 교수 연구팀은 서울아산병원 영상의학과 이상민 교수 연구팀과의 공동연구를 통해, CT 영상 촬영시 얻어지는 raw 데이터가 없이도 다양한 reconstruction kernel을 적용한 영상을 얻을 수 있는 변환 기법을 개발하였다. 일반적으로 폐영상 판독을 위해서는 sharp reconstruction kernel을 사용하게 되나, 정량적인 image biomarker 중 하나인 emphysema index의 경우에는 smooth reconstruction kernel을 이용하는 것이 보다 robust 하다고 알려져 있다. 그러나 이러한 서로 다른 CT reconstruction kernel 영상은 raw 데이터가 있어야만 변환할 수 있었으나 raw 데이터는 크기가 너무 커서 촬영 후 일주일 이내에 삭제가 되어 이후에는 변환할 수 없다는 문제가 있었다. 개발된 영상 변환 기법은 이렇게 raw 데이터가 이미 삭제되고, 한 reconstruction kernel로 얻어진 CT 영상만 있는 상황에서 적용할 수 있으며, 이는 딥러닝 기법 중 아래와 같은 convolutional neural network (CNN)를 이용하여 구현되었다.
CNN 모델에서 convolutional layer를 다층으로 구성하고, 원본 영상과 target 영상과의 차이를 학습하는 residual 기법을 활용하여 학습 속도와 정확도 향상을 이룰 수 있었다. 본 기술은 다양한 reconstruction 변환 모델을 모두 학습하여 어떤 reconstruction kernel로의 변환도 가능하며, 딥러닝 기법의 특성상 수행속도도 빠르다.
이러한 영상변환 기법을 활용하게 되면, 보다 정량적인 영상분석이 가능할 것으로 생각되며 이후radiomics 관련 연구에 활용할 예정이다. 이번 연구 결과는 산업기술평가관리원 산업핵심기술개발사업 및 서울아산병원 아산생명과학연구원 의공학연구소 과제의 지원으로 진행되었으며, 국제 학술지인 대한영상의학회지 (Korean Journal of Radiology; IF: 3.072) 개제될 예정이다.
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Star Trek–like Tech Seals Wounds With a Laser
In early tests, this laser-activated silk and gold material held wounds together better than stitches or glue
On Star Trek: The Next Generation, Commander Riker had an impressive ability to receive head wounds. Luckily for him, Dr. Crusher could whip out the “dermal regenerator,” a handheld sci-fi tool that healed skin wounds with a colorful laser.
Luckily for us, Kaushal Rege and colleagues at Arizona State University are developing essentially the same thing. Well, close enough. In a new paper out from the journal Advanced Functional Materials, the engineers successfully repaired animal wounds with a silk and gold nanomaterial activated by a laser.
In this proof-of-concept study, the technology quickly sealed soft-tissue wounds in pig intestines and on mice skin. In the pig intestines, for example, the seal proved to be roughly seven times as strong as traditional sutures.
In this proof-of-concept study, the technology quickly sealed soft-tissue wounds in pig intestines and on mice skin. In the pig intestines, for example, the seal proved to be roughly seven times as strong as traditional sutures.
When sealing wounds, sutures, staples, or glue can often cause problems such as leakages at the repair site and slow recovery of the tissue. “We’re trying to seal incisions faster and heal them at an earlier point of time,” says Deepanjan Ghosh, a Ph.D. student in Rege’s lab and coauthor on the paper.
To use a laser to seal skin, one must focus the heat of the light using some sort of photoconverter. Rege’s lab opted for gold nanorods and embedded them in a silk protein matrix purified from silkworm cocoons. A silk protein called fibroin binds to collagen, the structural protein that holds together human skin cells. When near-infrared light hits the gold nanorods, they produce heat and activate the silk and skin to create bonds, forming a sturdy seal.
The near-infrared laser operates at a wavelength of about 800 nanometers, which is powerful enough to heat the gold without damaging the skin.
The engineers created two disk-shaped sealants: one for wet environments that does not dissolve in water and one for dry environments that does. The first was used to repair samples of pig intestine. When the team pumped colored liquid through pieces of repaired intestine, the laser-activated sealant was seven times better than traditional sutures or glue at preventing liquid from escaping. In fact, the laser-repaired intestines performed just as well as normal, undamaged intestines, according to Ghosh.