| 초록 |
□ 연구개요 ▶ 제안 기술의 특징 및 연구 목표 ⋅본 연구에서 개발한 가변규격 콜리메이터는 검사 중에도 자유롭게 핀홀콜리메이터의 규격을 변경할 수 있는 신개념의 콜리메이터로, 다양한 촬영목적에 대응하여 규격 변화가 가능함. ⋅기존의 촬영대상중심 단일광자방출단층촬영장치 (single-photon emission computed tomography, SPECT) 구동 방식은 시스템 파라미터 변경의 한계로 고해상도와 고민감도를 동시에 확보하기 어렵고 다양한 질병 대응에 한계가 있음. ⋅반면, 개발한 가변규격 SPECT는 관심영역에 최적화된 핀홀 콜리메이터의 모양 및 검출기와 갠트리 움직임과 같은 시스템 파라미터를 실시간으로 적용하여 고품질의 SPECT 영상 획득이 가능함. ⋅본 연구에서는 관심영역중심 가변규격 SPECT 시스템을 위한 검출기, 가변규격 콜리메이터 및 SPECT 갠트리를 설계 제작하고, 촬영목적특화 영상재구성 알고리듬을 개발하였음. □ 연구 목표대비 연구결과 저선량 미소병변 영상획득을 위한 신개념 가변규격 멀티핀홀 단일광자방출단층촬영장치(single-photon emission computed tomography, SPECT) 개발 1) 지속적으로 증가하고 있는 질병인 암의 예방 및 조기 진단이 가능하도록 저선량으로 미소병변을 영상화 할 수 있는 SPECT 기술 연구 2) 기존 SPECT 시스템의 한계를 극복하고 고해상도/고민감도 촬영이 가능한 새로운 개념의 가변규격 멀티핀홀 SPECT 개발 3) 질병에 최적화된 가변규격의 구조변화에 맞춘 촬영방법 및 영상재구성 방법 구현 ▶ 세부목표 ⋅1단계(2016~2017) : 검출기, 콜리메이터 모듈별 핵심기술 개발 - Ce:GAGG 섬광결정 어레이 및 반도체 광증배소자를 이용한 고해상도 검출기와, 검출신호 처리를 위한 아날로그회로 및 데이터수집 시스템을 설계하였음. - 관심영역중심 가변규격 SPECT의 시스템 파라미터에 대한 계산식을 도출하고, 이를 적용한 영상재구성 알고리듬을 개발하였음. ⋅2단계(2017~2018) : SPECT 헤드 및 촬영구동장치 개발 - 1단계에서 설계한 가변규격 SPECT용 검출기를 제작하고, sub-millimeter의 공간 분해능과 15%의 에너지 분해능을 획득하였음. - 가변규격 콜리메이터 버전1을 제작하였음. 이를 이용하여 확대율 변화에 따른 점선원 영상 획득 및 핀홀 구경 변화에 따른 시스템 성능을 비교 분석하였음. - 촬영 각도 별 민감도 보정알고리듬을 개발하고, 가변규격 핀홀에 80% channel length keel-edge 모델링을 적용하여 재구성 영상의 Recovery Coefficient 값을 향상시켰음. ⋅3단계(2018~2019) : 시스템 통합 및 성능검증을 통한 안정화 - 0.4㎜~2.0㎜의 핀홀 지름과 15°~50°의 acceptance angle 구현이 가능한 가변규격 콜리메이터 버전2와, 구동 재현성 및 정밀도가 향상된 SPECT헤드를 제작하였음. - 기존의 촬영대상중심 SPECT와 관심영역중심 가변규격 SPECT시스템의 성능비교를 위한 실험환경을 구축하였음. 라인소스촬영 실험 및 사이노그램보정을 통해 반치전폭(full width at half maximum, FWHM) 3.61㎜의 재구성영상을 획득하였음. □ 연구개발결과의 중요성 ▶ 본 연구에서 개발한 가변규격 콜리메이터는 검사 중에도 자유롭게 핀홀 콜리메이터의 규격을 변경할 수 있는 신개념의 콜리메이터로서 세계에서 최초로 시도된 독창적인 기술임. 개발된 프로토타입 시스템으로 실험한 결과, 기존의 SPECT 대비 민감도와 해상도가 각각 2.8배, 2.85배 향상되었음. ▶ 본 과제 기술을 바탕으로 순수 국내 기술의 SPECT를 제작하여 해당 분야의 입지를 굳건히 하고 핵의학의 핵심기술을 확보함. 초고해상도의 성능이 검증된 가변형 콜리메이터를 이용한 가변규격 SPECT 시스템을 통해 신시장 창출 및 세계 시장을 선도할 수 있을 것으로 기대됨. ▶ 가변규격 멀티핀홀 SPECT는 방사선 피폭량을 낮추자는 의료 현장의 니즈를 충족시키면서도 정확도 높은 영상을 제공함으로써 암 조기진단율과 환자 생존율을 향상시키는데 중요한 역할을 할 수 있을 것으로 기대됨. (출처 : 요약문 2p) |
