| 초록 |
연구개요 본 과제는 공학과 의학의 연계 연구를 통하여 기존 의학 진단 기술의 한계를 극복하고 더 나아가서는 가정에서 난치병 질환을 자가 진단할 수 있는 신개념 의료진단시스템 개발을 목표로 함. 이를 위해 병원에서 사용하는 복잡한 고가 장비를 활용하지 않고 혈액 내의 바이오 마커를 신속하고 정확하게 다중 분석할 수 있는 진단 기술을 개발하고, 가정에서 손쉽게 질병을 자가 진단할 수 있는 휴대형 라만 진단 시스템에 접목하고자 함. 개발된 기술은 휴대형 시스템에 적합한 전처리 및 판독 알고리듬으로 구성되며 추후에는 이를 범용 질병 진단 시스템으로 확장할 계획임. 연구 목표대비 연구결과 *휴대형 라만 분광기에서 측정된 혈액 스펙트럼으로부터 형광 및 배경잡음 제거를 위해 Asymmetrically Reweighted Penalized Least Squares 방법을 개선한 새로운 전처리 기법을 개발하고, 이를 평활화 기법과 결합하여 노이즈가 전처리된 라만 분광 신호 획득함 (90%). *기존에 구축된 다양한 라만 스펙트럼을 활용하기 위해 기기 간 특성을 보완해 줄 Segmental Hit Quality Index와 Polynomial Transfer Function을 기반으로 한 새로운 방법을 개발함(90%). *휴대형 기기의 제한된 컴퓨팅 자원을 보다 효과적으로 활용하기 위해 라만 데이터베이스 검색에 활용할 수 있는 고속 알고리듬을 개발하기 위해 주성분 분석 및 하다마드 변환을 이용한 고속 탐색 알고리듬을 개발함(80%) *질병 모델을 통한 실험과 임상 데이터를 기반으로 질병 모델 별 혈액 시료를 시작으로 각 질병의 다양한 상태에 대한 실험 데이터를 확보함(60%). 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과 (연구개발결과의 중요성) 이번 연구 개발을 통해 라만 스펙트럼과 관련된 다양한 전처리 기법을 제안하고 보완하였음. 특히 스펙트럼 분석에서 가장 문제가 되는 것 중 하나인 배경 잡음제거를 자동화하는 알고리듬을 제시했으며 이를 딥러닝과 연계시키는 추후 연구를 진행하고 있고, 휴대형 장비를 통한 진단 성능 제고를 위해 고속 데이터베이스 검색 기법을 개발하였음. 계산 자원이 한정된 기기에서 많이 사용되는 스펙트럼 매칭 방법인 HQI 방법을 기기 별 변이를 최소화하도록 변형한 적응형 HQI 방법은 라만 스펙트럼 뿐 아니라 IR 스펙트럼에도 적용 가능하므로 스펙트럼 분석을 이용하는 많은 연구자들에게 도움이 될 것으로 판단하고 있음. 특히 이러한 기법들은 컴퓨팅 자원을 많이 사용하지 않아 휴대형 장비를 활용한 진단에도 큰 도움이 될 것으로 기대하고 있음 (출처 : 요약문 2p) |
