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박현욱 교수, 머신러닝 통해 MRI 영상촬영시간 단축기술 개발
우리 대학 전기및전자공학부 박현욱 교수 연구팀이 머신러닝 기반의 영상복원법을 이용해 자기공명영상장치(이하 MRI)의 영상 획득시간을 6배 이상 단축시킬 수 있는 기술을 개발했다.
이번 연구를 통해 MRI의 영상획득시간을 대폭 줄임으로써 환자의 편의성을 높일 뿐 아니라 의료비용 절감 효과를 기대할 수 있을 것으로 보인다.
권기남 박사과정이 1저자로 참여한 이번 연구는 국제 학술지 ‘메디컬 피직스(Medical Physics)’ 12월 13일자에 게재됐고 그 우수성을 인정받아 표지 논문에 선정됐다.
MRI는 방사능 없이 연조직의 다양한 대조도를 촬영할 수 있는 영상기기이다. 다양한 해부학적 구조 뿐 아니라 기능적, 생리학적 정보 또한 영상화 할 수 있기 때문에 의료 진단을 위해 매우 높은 빈도로 사용되고 있다.
하지만 MRI는 다른 의료영상기기에 비해 영상획득시간이 오래 걸린다는 단점이 있다. 따라서 환자들은 MRI를 찍기 위해 긴 시간을 대기해야 하고 촬영 과정에서도 자세를 움직이지 않아야 하는 등의 불편함을 감수해야 한다.
특히 길게 소요되는 영상획득시간은 MRI의 비싼 촬영 비용과 직접적인 연관이 있다.
박 교수 연구팀은 MRI의 영상획득시간을 줄이기 위해 데이터를 적게 수집하고 대신 부족한 데이터를 기계학습(Machine Learning)을 이용해 복원하는 방법을 개발했다.
기존의 MRI는 주파수 영역에서 여러 위상 인코딩을 하면서 순차적으로 한 줄씩 얻기 때문에 영상획득시간이 오래 걸린다. 획득 시간을 단축시키기 위해 저주파 영역에서만 데이터를 얻으면 저해상도 영상을 얻게 되고 듬성듬성 데이터를 얻으면 영상에서 인공물이 생기는 에일리어싱 아티팩트 현상이 발생한다.
이러한 에일리어싱 아티팩트를 해결하기 위해 다른 민감도를 갖는 여러 수신 코일을 활용한 병렬 영상법과 신호의 희소성을 이용한 압축 센싱 기법이 주로 활용됐다.
그러나 병렬 영상법은 수신 코일들의 설계에 영향을 받기 때문에 시간을 많이 단축할 수 없고 영상 복원에도 시간이 많이 걸린다.
연구팀은 MRI의 가속화에 의해 발생하는 에일리어싱 아티팩트 현상을 없애기 위해 라인 전체를 고려한 인공 신경망(Deep Neural Networks)을 개발했다.
연구팀은 위 기술과 함께 기존 병렬 영상법에서 이용했던 복수 수신 코일의 정보를 활용했고, 이 방식을 통해 직접적으로 영향을 주는 부분만을 연결해 네트워크의 효율성을 높였다.
기존 방법들의 경우 서브 샘플링 패턴에 많은 영향을 받았지만 박 교수 연구팀의 기술은 다양한 서브샘플링 패턴에 적용 가능하며 기존 방법대비 복원 영상의 우수함을 보였고 실시간 복원 또한 가능하다.
박 교수는 “MRI는 환자 진단에 필요한 필수 장비가 됐지만 영상 획득 시간이 오래 걸려 비용이 비싸고 불편함이 많았다”며 “기계학습을 활용한 방법이 MRI의 영상 획득 시간을 크게 단축할 것으로 기대한다”고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부의 인공지능 국가전략프로젝트와 뇌과학원천기술개발사업의 지원을 받아 수행됐다.
□ 그림 설명
그림1. 국제 학술지 ‘메디컬 피직스 (Medical Physics)’12월호 표지
그림2. 제안하는 네트워크의 모식도
그림3. MRI의 일반적인 영상 획득 및 가속 영상 획득 모식도
2017.12.29
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2010 IT 융합 국제워크숍 성황리에 개최
IT와 방송통신분야 쟁점과 이슈를 집중 조망한 ICC주최 IT 융합 국제워크숍이 ‘미래 네트워크와 서비스(Future Networks and Services)’라는 주제로 11월 26일(금) KI빌딩에서 200여명이 참석한 가운데 성황리에 개최됐다.
이날 행사에서는 미래방송통신환경의 국제적인 변화방향과 지향점을 논의하고, 산•학•연•관의 준비 및 대응방향을 공유하였으며, M2M과 5G 등 미래융합통신과 뉴미디어 및 스마트 작업(Smart Work) 등 현재와 미래의 핵심 이슈를 집중적으로 다루었다.
정진완 ICC국제화사업추진단장이 사회를 맡아, 서남표 총장의 환영사로 시작한 이날 행사에서 이각범 국가정보화전략위원회(대통령소속) 위원장이 기조연설을 통해 정보화 전략을 주제로 국가정보화전략위원회의 정보화전략과제, 2030년 미래사회를 대비한 정보화전략 등에 대해 발표했다.
해외에서는 기조연설자로 세계적인 미디어 퓨처리스트(Media Futurist)인 게르트 레온하드(Gerd Leonhard) 더 퓨처 에이전시 최고경영자(CEO)가 나서 "미디어의 미래(The Future of Media)"라는 주제로 미래 미디어 사업의 잠재성과 당면 과제를 강연을 하고, 아런 벤카타람니(Arun Venkataramni) 미국 메사추세츠대학 교수가 "유동성 : 미래 인터넷 건축 프로젯트의 첫 요소(Mobility : First Future Internet Architecture Project)"라는 주제로 강연을 하였다.
이외에 세션1에서는 M2M주제로 삼성종기원의 장경훈박사, 프랑스의 수페렉(SUPELEC)의 Merouane Debbah교수, KAIST의 송준화 교수가 미래 M2M통신등에 대해 발표하고, 동시간 "스마트 TV를 위한 뉴 미디어(New Media for Smart TV)"라는 주제로 담스타드트(Darmstadt) 대학의 Thorsten Strufe교수, ETRI의 방송통신융합연구부문 이호진소장, KAIST의 최준균교수의 발표가 있었다.
세션2에서는 5G라는 주제로 방송통신위원회의 모바일서비스분야 김동기PM이 미래 모바일서비스전략에 대해 발표하고, 홍콩과기대의 빈센트 로우(Vincent Lau)교수와 KAIST정세영교수가 차세대 무선시스템,무선통신등에 관해 발표를 하였다.
또한, 동시간 미래정보 인프라 시설(Future Information Infrastructure)이라는 주제로 프랑스 서드 페리스 텔레콤(Telecom Sud Paris)의 이규명 박사와, 국가정보화전략위원회 이경휴 전문위원, 그리고 방송통신위원회 미래인터넷분야 PM이자 KAIST 교수인 이영희교수의 발표가 있었다.
이 워크숍은 KAIST ICC와 한국통신학회가 공동 주최하고 국가정보화전략위원회, 방송통신위원회, 전자신문이 후원하였다.
2010.11.30
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