CUDA 기반 FDK 병렬처리 기술은 콘빔 CT 장비로 촬영한 투영영상을 이용하여 피사체의 3차원 영상을 생성하는 3D 재구성 모듈로서, GPU를 이용하여 고속 병렬처리할 수 있도록 CUDA를 기반으로 개발된 SW 기술임
- 엑스선은 1895년 뢴트겐에 의하여 발견되었고, 현재까지 의료분야의 영상 진단을 위하여 기본적 도구로 사용되고 있음
- 엑스선 영상은 투영촬영(projection)의 특성상 인체 조직이 중첩되어 나타나므로 인체 내부의 장기나 병변의 판독이 어려운 경우가 많음
- 이런 이유로 인체 내부의 단층을 볼 수 있는 CT(computed tomography) 장비가 1970년대 초에 개발되었음
- 초기의 CT 장비는 HW의 한계 및 컴퓨팅 능력의 한계로 영상의 화질이 낮았음
- 그러나 디텍터의 발전과 컴퓨팅 능력의 비약적 발전으로 최근의 CT는 예전에 비하여 획기적인 선량 감축을 이루었고, 이미징 시간도 수초 이내로 줄었고, 촬영한 영상의 3D 영상화(재구성)도 수초 내에 가능하게 되었음
- 3D 재구성이 수초 내에 가능하게 된 것은 주로 컴퓨터 GPU의 발전에 기인한 바 크고, 특히 CUDA와 같은 general-purpose 병렬처리 프로그래밍 기법이 도입되면서 GPU를 이용한 고속 병렬처리 기법 개발이 확대되었음
- 콘빔 CT 시스템은 평판 디텍터를 사용하는 CT 장비로서, 치과용 CT, 방사선치료기용 CT, C-arm용 CT, 산업용 CT 등에 널리 사용되고 있음
- 본 연구실에서는 콘빔 CT 시스템을 구축하고, 이 시스템에 탑재할 콘빔 CT용 3D 재구성 기술 (FDK 병렬처리 기술)을 CUDA 기반으로 개발하였음
- 본 연구실에서 개발한 CUDA 기반 FDK 병렬처리 기술을 국내 산업체에 이전함으로써 기술이전기업의 개발 시간을 단축하고, 최근 다양한 분야에서 콘빔 CT가 사용되는 시장 트렌드에서 관련 제품의 국산화율을 높이고 나아가 국제 기술 경쟁력을 높이고자 함
-FDK 알고리즘을 사용
-CUDA 병렬처리 기법을 사용하여 GPU 고속처리
-필터함수를 사용자가 선택할 수 있고, 개발자만의 신규 필터를 구성하기 용이
1. 투영영상 데이터 고속 업로드 기술
-pinned 메모리 기반 고속 CPU->GPU 데이터 전송 모듈
2. 투영영상 고속 필터링 기술
-Ram-Lak, Shepp-Logan, Cosine, Hamming, Hann 필터 함수를 기반으로 투영영상을 고속 FFT/inverse-FFT 처리하는 CUDA 병렬처리 모듈
3. 투영영상 고속 역투영(back-projection) 기술
-필터링된 투영영상을 콘빔 CT의 geometry에 맞추어 고속 back-projection하는 CUDA 병렬처리 모듈
4. 재구성 영상 뷰어 기술
-FDK 재구성된 영상을 확인하기 위하여 디스플레이에 axial, saggital, coronal 단면으로 보여주는 뷰어 모듈
1. CUDA 기반 FDK 병렬처리 SW 모듈
-FDK 병렬처리 프로그램(소스코드) 1건
-FDK 파라미터 설정 파일 1건
-투영영상 목록 설정 파일 1건
-기술문서(TM) 6건
-(활용방안1) 의료용 C-arm CT 등에서 고속 3D 재구성 영상화에 활용 가능
-(활용방안2) 산업용 CT 장비에서 고속 3D 재구성 영상화에 활용 가능
-(기대효과) 본 기술을 국내 산업체에 이전함으로써 다양한 목적의 콘빔 CT 시장에서 국산 제품의 경쟁력을 향상시키고, 더불어 국산 장비의 국제 무대 진출을 촉진할 수 있음