| 초록 |
□ 핵심기술 DXA(dual-energy X-ray absorptiometry) 장비에서 취득한 다수의 2차원 X선 영상을 1) 3차원 골밀도 영상으로 재건하고, 관심영역에 대해 2)위상최적설계(topology optimization) 기반의 미세 골구조 재구성을 수행하여, 3) 정량적인 골 강도 평가를 수행 가능한 차세대 골밀도 측정기 □ 사업화 배경 ◦ 사회 고령화가 진행됨에 따라 골다공증의 유병률이 지속적으로 증가하고 있으며, 골다공증성 골절로 인한 삶의 질 저하는 시급히 해결해야할 사회 문제로 인식되고 있음. ◦ 현재 50세 이상 세계 여성 인구 중 약 35%가 골다공증에 따른 골절 위험을 겪고 있어, 지속적인 골밀도 측정을 통한 진단 및 골절 예방이 필요함. ◦ 뼈의 강도는 골량(bone quantity)인 골밀도 뿐만 아니라, 골질(bone quality)인 해면골의 구조적 특성에 의해 결정됨. 따라서, 골다공증의 정확한 진단을 위해서는 해면골의 미세 구조 및 이에 대한 구조 강도해석이 필수적임. ◦ 2015년 기준, 골밀도 측정기의 전세계 시장 규모는 2.6억 달러이며,매년 3.5%씩 성장하여 2026년에는 3.8억 달러에 이를 것으로 예측됨.또한, 2022년까지 전 세계에 골밀도 측정기 41,500대가 설치 및 운영될 것으로 예상됨. □ 최종목표 ◦ 위상최적설계(Topology Optimization)를 이용하여 골 재형성 대사과정을 모사함으로써, 골 강도 평가 뿐만 아니라 향후 노화 진행 과정에 대한 예측이 가능한 골밀도 측정기(Bone Densitometer)를 개발하고자 함. □ 사업화 내용 및 결과 ◦ 본 사업화 과제에서는 1) 다수의 DXA 영상을 3차원으로 신속히 재구성하는 기법을 개발하였으며, 2) 저해상도의 임상 골격계 영상을 고해상화하여 골 미세구조를 획득할 수 있는 골격계 영상 고해상화 모듈과 3) 골 미세구조의 강도를 정량적으로 평가하기 위한 유한요소해석모듈을 개발하였음. ◦ 기본 3D 영상 획득 모듈을 개발하였으며, 2D X-ray 영상을 신속하게 3D로 재구성하는 소프트웨어 개발하였음. ◦ 개발한 골격계 영상 고해상화 모듈은 원본 고해상도 대퇴골 영상이 보이는 해면골의 형태학적 지수와 골 강도를 각각 평균 오차 4.42% 및 최대 오차 5%로 추정하였음. ◦ 개발한 유한요소해석 모듈은 상용 유한요소해석 프로그램인 ANSYS 대비 49.12%의 해석시간으로 0.33%의 오차를 보이며 130만 DOF의 대형 문제 해석 결과를 도출하였음. ◦ 또한 개발 대상인 차세대 골밀도 측정기와 기술에 관심이 있는 업체 두 곳((주)아이오바이오와 (주)비투지)과 협업을 위한 관계를 조성하였음. □ 핵심개발 기술의 의의 ◦ 현재 의료영상기기 관련 시장은 일부 외국 대기업이 독·과점하고 있는 상황이므로, 우선 ODM/OEM 전략을 통해 국내 골밀도 측정기 업체와 협업하여 국내 시장의 판로 확보 후, 제품 브랜드 홍보에 집중하고자함. ◦ 개발 대상인 차세대 골밀도 측정기는 기존 장비가 제공하지 못했던 골미세구조의 영상 정보와 이에 대한 3차원 구조 강도 해석이 가능하므로, 브랜드 홍보가 성공적으로 이루어진다면 세계 시장 진출이 가능함. □ 적용 분야 차세대 골밀도 측정기 (출처: 초록 - 3. 개발결과 요약 4p) |
