한국인 인체척추 정보의 제작 방법 및 시스템

기술 개요

• 한국인의 인체척추에 대해 컴퓨터 단층 촬영을 하여 척추뼈의 생김새에 대한 3차원 형상 정보와 척추 형상의 특정 지점을 계측하여 얻은 수치 정보, 그리고 척추체의 분절 기능성 및 압축 강도를 나타내는 물성 정보를 제작할 수 있도록 하는 한국인 인체 척추 정보의 제작 방법 및 시스템에 관한 것임

기존 기술 문제점

• 한국인 인체치수 조사사업에서는 한국인의 외형 3D 스캐너를 사용하고 있으므로 외형 3차원 형상 정보만을 가지고 있어 한국인 몸체의 내부에 있는 뼈대나 골격에 대한 형상 정보나 물성 정보는 포함하고 있지 않음
• 다양한 3차원 인체 모델의 활용도가 커지면서 질병의 영상 분석 및 진단 새로운 수술치료 보조도구로서 활용되고, 인체 구조와 직간접적으로 관련이 있는 분야에서 응용되도록 한국인 인체 척추 정보의 제작 기술이 요구됨

기술의 특징 및 우수성

• 기술의 특징

  • 컴퓨터 단층 촬영(CT)을 하여 척추 뼈의 생김새에 대한 3차원 형상 정보와 형상의 특정 지점을 계측하여 수치 측정 가능함
  • 척추체의 분절 기능성 및 압축 강도를 나타내는 물성 정보를 제작 할 수 있도록 하는 한국인 인체척추 정보의 제작방법 제공함

• 기술의 우수성

  • 한국인 인체 척추에 CT나 MRI 촬용하여 인체 척추의 뼈들을 구역화 함으로써 3차원 골격 모델 제작 가능함
  • 3차원 척추 모델을 컴퓨터 상에서 다양한 방법으로 계측하여 한국인 척추의 수치 정보 제작 가능함
  • 수술 기법의 평가, 인공 척추 디스크의 형상 설계, 척추 수술 교육 및 훈련, 각종 척추 수술 시뮬레이터 개발 등 새로운 수술치료 보조도구 활용 가능함
  • 재활, 스포츠, 자동차, 군사, 안전 및 영상물 제작 등 인체 구조와 직간접적으로 관련이 있는 다양한 분야에서 폭 넓게 응용 가능함

상세 설명

• 한국인 인체의 척추를 컴퓨터 단층 촬영하여 획득한 CT 이미지에 대해 변환 파라미터를 입력받아 인체척추 데이터셋을 생성하고 각각의 척추뼈에 해당하는 부위를 별도의 색으로 구분하여 마스킹데이터를 생성함
• 각각의 척추뼈에서 사용자가 원하는 영역에 대한 HU 영역대를 설정하고 각각의 척추뼈별로 영상구역화하여 기본 마스크(base mask)를 생성하고 스무싱 처리하여 3차원 모델 데이터를 생성함

그림 1 인체 척추 정보 제작 시스템 구성도 및 동작 흐름도

기술완성도 (TRL)

활용분야 및 적용제품

• 활용분야

  • 컴퓨터 단층 촬영(CT), MRI
  • 의료 기기 분야
  • 인체 모델링 및 가시화 분야
  • 교육 및 임상 진단 치료 분야

• 적용제품

  • 3차원 인체 모델
  • 척추모형
  • 수술치료 보조도구

산업동향(기술 동향 및 트랜드 등 )

• 인공지능 산업이 발달함에 따라 의료부분 접목에 대한 개발이 활성화되고 있는 추세이며, AI 의료영상은 주로 사전 학습된 AI가 의료영상으로부터 특징을 추출하여 병변 확인과 다양한 데이터를 정량적으로 표현하는 용도로 활용함
• 또한, 의학 영상에서 시각적으로 표현하는 3D 모델링은 기존 2D 이미지로 촬영되는 부분에 대해 3D화 시킬 수 있는 인공지능 기술들이 발표되고 있음
• 국내의 인공지능 플랫폼 전문기업인 딥노이드에서 의료 인공지능 기술과 PACS(의료영상저장전송장치) 기술을 활용한 척추질환 자동 진단 및 분석 시스템을 구축하여 척추의 각도에 따른 질병의 중증도를 데이터화하여 분석하는 기술을 선보임

  (출처 : 딥노이드 PRESS RELEASE, 2021)

• 중국은 코로나 사태이후 감염된 폐렴환자 대상 AI 기술이 적용된 CT촬영기기 소프트뤠어 가이드라인을 발표(2020.03)하였으며, 의료기기 제조업체에 적용범위, 기본 요구사항, 위험 관리 등 정보를 제공하여 새로운 기술이 접목된 연구를 가속화하고 있음

시장전망(목표시장 규모 및 전망)

• 글로벌 AI 의료영상기기 시장 규모는 2018년 4억 400만 달러에서 연평균 33.4% 증가하여 2029년 96억 9백만 달러로 성장할 것으로 전망

  (출처: 한국보건산업진흥원, 글로벌 인공지능 병리 영상의료기기 산업 제도 동향, 2020)

• 글로벌 3D 의료용 이미징 디바이스 시장 규모는 2022년 153억 6000만 달러에서 2023년 162억 7000만 달러로 연평균 5.9% 성장할 것으로 예상되고 2027년 204억 5000만 달러로 성장할 것으로 예상

  (출처: The Business Research Company, 2021)

그림 2 글로벌 AI 의료영상기기 시장 규모 전망

그림 3 글로벌 3D 의료용 이미징 디바이스 시장 규모 전망

지재권현황