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알츠하이머병은 치매를 일으키는 가장 흔한 퇴행성 뇌질환이다. 알츠하이머병에 걸린 환자는 신경세포가 점차 사라져 뇌의 부피가 줄어든다. 특히 기억을 담당하는 부위인 해마가 작아지는 현상이 뚜렷하다. 해마의 부피를 측정하면 알츠하이머병을 예측하거나 진단할 수 있다. 하지만 자기공명영상(MRI)으로 찍은 뇌의 2차원 단면사진에서 해마를 구분해내는 일은 만만치 않다. 해마가 머리 속에서 비스듬하게 자리해 있어서 입체적으로 판단하기가 어렵기 때문이다.

3차원 방향전환 가능한 소프트웨어

문치웅 인제대 의용공학과 교수는 최흥국 인제대 컴퓨터공학부 교수 등과 함께 해마를 3차원 구조로 볼 수 있게 해주는 소프트웨어를 개발해 올해 2월 한국멀티미디어학회지에 논문으로 발표했다. 컴퓨터그래픽(CG) 작업에 많이 쓰이던 VTK(Visualization ToolKit)를 개조해서 만든 소프트웨어다. 해마의 머리 부분에서 꼬리 부분까지 총 45장의 단면사진을 합성해 3차원 구조로 만들어준다.

VTK는 그래픽을 합성하고 사진을 입체적으로 보여주는 개방형 소프트웨어다. 아무나 자유롭게 내려 받아 사용할 수 있다. 미국의 키트웨어(Kitware)라는 회사에서 1993년 처음 공개했는데, 누구든 소스코드를 수정하거나 덧붙여 필요한 소프트웨어를 만들 수 있다. 현재 700개 이상의 파생 소프트웨어가 있으며 문 교수팀의 소프트웨어도 그 중 하나다.

문 교수는 “컴퓨터 화면에서 해마의 방향을 자유롭게 전환할 수 있는 기능이 필요했다”고 말했다. 길고 울퉁불퉁한 해마의 경계면을 정확히 파악할 수 있어야 부피도 측정할 수 있다. 그러려면 3차원에서 전후좌우 위아래로 방향을 계속 바꿔가며 해마를 볼 수 있어야 하는데, VTK가 이에 필요한 기술을 제공한다.
각 단면사진의 경계면을 매끄럽게 이어주는 필터가 그 중 하나다. 단면사진을 단순히 합쳐놓으면 계단처럼 층층이 쌓인 모습이 되는데, VTK에 내장된 필터를 거치면 실제와 같은 부드러운 곡선으로 바뀐다. 문 교수팀이 만든 이 소프트웨어는 현재 인제대 병원에서 임상시험에 적용해 정확도를 평가하는 중이다.






내시경 필요 없게 만든 소프트웨어

VTK 같은 3차원 시각화 소프트웨어를 이용하면 내시경을 몸속에 집어넣지 않고도 속속들이 볼 수 있다. 컴퓨터단층촬영(CT)을 이용해 복부 단면사진을 얻은 다음, 3차원으로 합성하면 된다. 이 방법으로 새롭게 탄생한 기술이 ‘가상 내시경’이다. 소프트웨어의 발달로 고통스러운 과정을 줄일 수 있게 된 것이다. 3차원 의학영상 시각화 프로그램은 지금도 연구가 계속되고 있으며, 영상유도 수술, 가상수술 시뮬레이션 등 이전에는 없었던 새로운 기술분야를 만들고 있다.