2011.03.14 대학원강의

강의 제목은 "의료영상의 최신지견과 응용"이었다. 

어떤 내용을 준비할까 하다가 최종적으로는 아래의 내용들을 이야기하려고 했다. 

간단히 SPIE 학회 내용을 이야기하고. 

Computer-aided Detection을 이야기하면서. 

Computer-aided Radiaiton Therapy로 은근슬쩍 넘어가서 MIMvista, VelocityAI를 이용한 논문리뷰.

나 혼자. 이렇게 슬그머니 흐름을 타고 지나가는 것에 만족하고 있었다. 호호.

SPIE 학회 내용중. 가장 흥미로웠던 것 중 하나는. 

CT를 만드는 업체의 책임자들이 모여서 워크샵을 했던 것이다. 

같은 시간에 Magnetic Particle Imaging 워크샵이 있어서 난 그리로 갔다. 

아래의 사진과 슬라이드는 종기원의 장광은 연구원의 도움을 받은 것. 땡큐! (알고보니 부산과고 후배. 좁은 세상!)

예전 CT 알고리즘 정리하면서 찾아서 정리했던 MBIR의 내용. 

모델링을 하되. 검출기. 소스의 크기를 고려해서 원래 object의 영상을 만들어 내겠다는 뜻.

그러나 실제로 해보기전에는 어떤 것인지 잘 모른다는. ㅎㅎ

그 다음은 내가 들었던 워크샵 MPI (Magnetic Particle Imaging)

간단한 원리는 아래의 그림에서 볼 수 있는데 두개의 자석 N극이 마주볼때 한 가운데 지점에는.

자장이 걸리지 않는 Field Free Point가 생기게 되는데, 이 지점에서 내는 신호와 자장에서 내는 신호가 다르다!

라는 아주 기초적인 원리를 응용해서 imaging을 할 수 있다는 결과가 2005년에 Nature에 발표! 

그 이후로 지금까지 연구되고 있으며 Philips에서 3년간 300억정도 투자할 계획이라고 한다. 

그리고 실제 영상을 얻은 연구결과가 있는데 인터넷으로 찾아보면.

논문 PDF외에 사이트에서 supplement material로 동영상들을 제공한다. 

한번 찾아서 살펴보시면 도움이 되시리라 믿는다. 

어찌되었든 MPI를 이용해서 MR 영상에 fusion에서 3차원 기능적 영상을 제공한 연구결과! 

앞으로 어떻게 사용될지 기대가 살짝 되기도 하는 기법! 

이렇게 영상기법을 이야기하다가.

어떻게 아래의 논문으로 흐름을 바꿀 수가 있느냐.

SPIE에서는 위의 영상기법 (Physics of Medical Imaging)외에 Computer-Aided Diagnosis에 대한 연구들이 활발하다. 

기본적인 목표는 영상의학과에서 의사가 하는 일을 보조적으로 도와주는 프로그램에 대한 연구다. 

그렇다면. 방사선종양학과에서 의사가 하는 일을 보조적으로 도와주는 프로그램은 없을까?

Computer-Aided Radiation Therapy는 어떤 것이 있을까? 뭐.. 이런 전개! ㅎㅎ

암튼 첫번째 논문은 2011년 Red 저널에 실린 MIMvista를 이용해서 endometrial cancer에 대한 nodal volume를 자동으로 그린 것과 사람이 한땀한땀 그린 것과 비교하는 논문! 

사용된 알고리즘(?)은 atlas-based segmentation인데 이건 기존의 model-based segmentation과 다른 방법인데, 이건 contour만 이용하는 것이 아니라 database에 있는 CT들을 이용해서 가장 잘 맞는 CT를 찾고, 그 이후에 contour를 찾아와서 자동으로 Target volume을 그려내는 방법이다. database의 숫자는 많을 수록 더 잘 맞게 된다는 뜻인데 해보지 않아서 아직은 잘 판단하기가 애매함! 

결과를 보면 대충 잘 그려지고, 물론 이 논문에서는 자동으로 그린 것을 사람이 어느정도 필요한 경우에 수정을 한 경우! 

그림을 보면 잘 일치하게 잘 그린 것을 알 수 있고. atlas-based seg를 이용하면서 좋았던 것은 전체 contour를 그리는 시간을 단축하였고, 무엇보다 작업의 일관성을 유지할 수 있다는 것이 큰 장점이라고 할 수 있겠다! 

아래는 두번째 논문! 

이건 H&N cancer에 대해 IMRT를 할 때 신체적인 변화가 크게 일어나는 사람의 경우 CT를 다시 촬영해서 중간에 전체 치료계획을 수정하게 되는데, 이 과정에서 다시 치료계획을 하는 방법을 의사가 수동으로 하느냐, 혹은 컴퓨터가 알아서 조정을 한 뒤에 치료계획을 세웠을 때 두개의 치료계획이 어찌 다른지 알아보기 위한 논문이다. 

중간에 CT를 찍어서 하나는 의사가 한땀한땀 메뉴얼로 그린 것. 그리고 하나는 단순하게 컴퓨터가 그려낸 것.

한마디로 그냥 생각없이 프로그램을 사용을 해서 contour를 deform해서 만든 다음에 플랜을 해서 비교해보자는 뜻! 

 

논문을 자세히 읽어보면.7명의 환자 중에서 한명의 케이스가 정말 이상하게 auto contouring이 되어있는데.
이건 환자의 두개의 CT set이 너무 다르기 때문이라고 그림과 함께 설명하고 있음. (논문을 참조! )
그래도 결론적으로는 컴퓨터만으로 second planning 이 가능했으며,
가능은 하지만 target은 의료진이 다시 review해서 수정하는 것이 반드시 필요하다. 라는 것.

자. 그렇다면. 
한마디로 방사선종양학과에서도 컴퓨터의 role이 이미 상당히 커져있는데.
지금보다 더 컴퓨터의 도움을 받을 수 있는 프로그램들이 만들어졌고.
Target을 예전의 환자들의 데이터베이스를 기반으로 자동으로 그리는 것이 가능하고. 
그렇게 그려진 contour를 이용해서 치료계획이 가능하다. 

라고 정리할 수가 있겠다. 

그래서. 다음 시간에는. 
그동안 실제로 사용해 본 케이스들에 대해서. 데모를 하기로 했는데...
과연... 시간이 충분할지는 의문! ㅋㅋ

현재 우리 과에 설치된 MIM으로 해본 작업은. 
1. 4D CT - 9 phase CT auto-contoring from 1 phase manual contour
2. DICOM import from Pinnacle, Tomotherapy, PACS
3. DICOM export to Pinnacle
4. Dose summation between different timepoint's Plan with Pinnacle
5. Dose summation between different timepoint's Plan with Tomo
6. DVH analysis from DICOM RT Dose with Pinnacle, Tomo
7. Adaptive contouring
8. Atlas based H&N contouring
9. Fusion (MR, PET, CT)
10. PET SUV edge contouring
11. Contouring tool General.

다음에는 이런 것을 이야기할 예정! ㅎㅎ