UPDATED. 2022-11-29 14:51 (화)
혈액 품질 검사하는 AI 홀로그래피 시스템 개발
혈액 품질 검사하는 AI 홀로그래피 시스템 개발
  • 최승우
  • 승인 2022.07.05 10:10
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

- AI 기반 홀로그래피 기술로 일정 기간 저장된 적혈구세포의 품질을 정확하게 검사하는 기술 개발
- 환자에게 깨끗하고, 건강한 적혈구 주입 가능해…수술 후 수혈 부작용 발생 최소화에 도움 될 것으로 기대돼

DGIST(총장 국양) 로봇및기계전자공학과 문인규 교수팀은 적혈구세포의 중요한 정보 추출 및 품질 검사를 자동으로 진행하는 AI 홀로그래피 시스템을 개발했다. 수혈 목적으로 일정 기간 저장된 적혈구에 대한 정확한 품질검사를 통해 환자에게 보다 깨끗하고 건강한 적혈구 주입을 가능하게 하는 핵심 기술이 될 것으로 기대된다.

적혈구는 산소운반의 역할을 하는 혈액의 주요 성분이다. 헌혈을 통해 얻은 적혈구는 필요할 때 수혈되기까지 일정기간의 저장기간을 거치는데, 수혈 전 건강한 적혈구인지에 대한 판단이 반드시 필요하다. 건강하지 못한 적혈구는 제 기능을 못할뿐더러 급성 폐 손상 등 치명적인 부작용으로까지 이어지기 때문이다.

기존에는 영상 기반 적혈구 분석 기술을 활용하는데, 이 기술은 적혈구세포를 염색처리 후 관찰하기 때문에 적혈구세포의 3차원 구조를 파괴하는 침습적인 방법이다. 또한, 적혈구세포의 3차원형상, 밀도변화 및 운동성 특성 등과 같은 상태 변화를 고속으로 분석하는 데에 기술적인 한계가 존재한다. 이를 극복하기 위해 문인규 교수팀은 기존에 ‘홀로그래피 기반 적혈구세포 분할 및 분류 기술’을 개발했으나, 이 역시 분석 전 여러 전처리 알고리즘이 필요하기 때문에 시간이 오래 소요되고 정확한 분석 및 분류 등에 어려움이 존재한다.

이에 문인규 교수팀은 홀로그래피 기술로 획득한 적혈구 3차원구조 영상데이터와 생성적 적대 신경망 기술 생성적 적대 신경망(Generative Adversarial Network ; GAN) : 진짜 같은 가짜 이미지를 만들어내는 AI 기술로, 차세대 딥러닝 알고리즘으로 주목받고 있다. 실제 인물의 사진을 바탕으로 허구의 인물 사진을 만들어내는 등의 적용사례가 있다.
을 결합해 일정 기간 동안 저장된 적혈구의 품질을 자동으로 검사하는 AI 홀로그래피 시스템 개발에 성공했다. 개발한 기술을 활용할 경우, 적혈구세포의 3차원구조영상 자동분석 알고리즘 적용을 통해 적혈구세포의 중요한 판단 값을 자동으로 추출할 수 있고, 품질 또한 검사가 가능하다. 특히, 기존 기술에서 요구됐던 침습적인 방법이나 전처리 절차가 필요 없어 정밀하고 간단한 적혈구 품질 검사가 가능하다. 수혈이 필요한 환자에게 깨끗하고, 건강한 적혈구를 주입해 수혈 부작용 발생 최소화에 도움이 되는 핵심기술로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

적혈구세포를 3차원적 형상에 따라 효과적으로 분할 및 분류하고, 또한 특별히 중첩된 적혈구세포들을 효과적으로 분리 및 분류하기 위해 본 연구에서 제안된 조건부 생성적 적대 네트워크와 마커제어 워터셰드 분할 방법 결합 기반 새로운 2단계 심층학습 모델 개념도
적혈구세포를 3차원적 형상에 따라 효과적으로 분할 및 분류하고, 또한 특별히 중첩된 적혈구세포들을 효과적으로 분리 및 분류하기 위해 본 연구에서 제안된 조건부 생성적 적대 네트워크와 마커제어 워터셰드 분할 방법 결합 기반 새로운 2단계 심층학습 모델 개념도

로봇공학전공 문인규 교수는 “이번 연구를 통해 개발한 기술은 수혈 목적으로 저장된 적혈구가 저장기간에 따라 적혈구의 3차원적 형상이 변화하는 모습을 자동으로 분석할 수 있을 뿐만 아니라, 저장된 적혈구가 수혈이 가능한 건강한 적혈구인지를 판단하는 원천기술”이라며 “저장된 적혈구세포 상태를 보다 세밀하게 확인하고 환자에게 수혈 전에 안전한 적혈구인지를 검사할 수 있어 향후 수혈 후 부작용 발생 최소화에 도움이 될 것으로 기대된다”고 말했다.

한편, 본 연구성과는 지난 3월 1일 ‘IEEE Journal of Biomedical and Health Informatics’ 에 게재됐다. 또한, 본 연구는 과학기술정보통신부 중견연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐다.

최승우 기자 kantmania@kyosu.net


댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.