초록 ▼

1. PMT를 기반으로 한 PEM 시작품 개발
● 위치민감형 다중양극 PMT를 이용한 PEM 시작품 개발
● PMT의 이득 불균일 보정 및 각 사건 신호의 위치 결정을 위한 아날로그 신호처리회로 개발
● 사건의 위치 좌표와 에너지 값을 실시간으로 계산하고 동시성을 판단하여 컴퓨터로 전송하는 FPGA 기반 데이터 획득 시스템 개발
2. 유방전용 PET을 위한 고속 영상재구성 기법 개발
● OS-SPS, BSREM을 이용하여 PET 시스템의 사공간으로 인한 데이터손실이 재구성 영상에 미치는 영향 보정 기법 개

1. PMT를 기반으로 한 PEM 시작품 개발
● 위치민감형 다중양극 PMT를 이용한 PEM 시작품 개발
● PMT의 이득 불균일 보정 및 각 사건 신호의 위치 결정을 위한 아날로그 신호처리회로 개발
● 사건의 위치 좌표와 에너지 값을 실시간으로 계산하고 동시성을 판단하여 컴퓨터로 전송하는 FPGA 기반 데이터 획득 시스템 개발
2. 유방전용 PET을 위한 고속 영상재구성 기법 개발
● OS-SPS, BSREM을 이용하여 PET 시스템의 사공간으로 인한 데이터손실이 재구성 영상에 미치는 영향 보정 기법 개발
● Compressive Sampling 이론을 이용하여 투사데이터의 틈새 보정법 개발
3. 유방전용 PET용 DOI 검출기법을 개발
● 상호작용 깊이에 따라 퍼지는 방향과 확산정도가 다른 특성을 이용한 DOI 측정법을 개발하고 시뮬레이션을 통하여 검증(2 mm DOI 분해능)
● 새로운 DOI 측정법을 검증을 위한 검출기를 제작하고 실험을 통하여 DOI 위치 정보 측정(4 mm DOI 분해능)
4. 시작품 성능 평가
● 5개의 hot insert를 지닌 유방모양 팬텀을 제작하고 시작품 성능 평가
● Cold insert 팬텀과 Derenzo 팬텀으로 시작품 성능 평가

목차 Contents

• 제 출 문 ... 1
• 보고서 요약서 ... 2
• 요 약 문 ... 4
• 목 차 ... 7
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 10
• 1. 연구개발의 목표, 내용 및 성과 계획 ... 10
• 가. 연구개발의 최종목표 ... 10
• 나. 연구개발목표의 성격 ... 10
• 다. 연차별 연구개발 목표 및 내용 ... 11
• 라. 연구 성과 계획 ... 13
• 2. 연구개발의 필요성 ... 14
• 가. 연구개발의 과학기술, 사회경제적 중요성 ... 14
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 22
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 23
• 1. 유방전용 PMT PET 설계 ... 23
• 가. 시뮬레이션을 통한 PMT PET 성능 예측 ... 23
• 나. 섬광결정 크기 및 PMT 비교 ... 23
• (1) 다중양극 광전자증배관 (H8500 H9500) ... 23
• (2) 시뮬레이션의 검출기 모델링 ... 24
• (3) 측정 실험 방법 ... 25
• (4) 시뮬레이션과 측정실험 결과 비교 ... 25
• (5) H8500과 H9500 광전자증배관 비교 ... 27
• 2. 유방전용 PET용 DOI 검출 블럭 개발 ... 29
• 가. 섬광의 2차원적 확산을 이용한 DOI 측정 ... 30
• 나. 검출기 디자인 ... 31
• 다. 시뮬레이션 ... 31
• 라. 섬광결정체 크기에 따른 DOI 분해능 ... 36
• 마. 섬광결정체 위치 추정 ... 37
• 바. 다중양극 PMT의 각 양극의 불균일한 증배율에 의한 영향 ... 39
• 사. 새로운 DOI 측정방법의 실험적 검증 ... 40
• 아. 실험방법 및 분석방법 ... 41
• 자. 실험결과 ... 43
• 3. 아날로그 전자회로 설계 및 요소기술 개발 ... 46
• 가. 위치민감형 다중양극 광전자증배관의 이득 불균일 보정법 및 보정회로개발 ... 46
• 나. 위치결정 회로 및 증폭회로 ... 48
• 4. 디지털 전자회로 설계 및 요소기술 개발 ... 50
• 가. 신호차단 기능을 갖춘 FPGA 동시계수회로 개발 ... 50
• (1) 동시 계수 검출 원리 ... 50
• (2) 사각파 발생기(pulse window) ... 51
• (3) 신호차단 기능을 포함한 전체 회로 구성 ... 52
• (4) 시뮬레이션 ... 52
• 나. FPGA 데이터 저장기법 연구 ... 53
• 다. 고속 데이터 전송방식 연구 ... 54
• 라. FPGA기반 데이터 획득 시스템 ... 55
• 5. 유방전용 PET을 위한 고속 영상재구성 기법 개발 ... 58
• 가. 기댓값 최대화 재구성 알고리즘을 위한 상이한 투사기-역투사기 개발 ... 58
• 나. Relaxed OS-SPS 알고리즘을 이용한 고속화 연구 ... 63
• (1) 알고리즘 ... 64
• (2) 매개변수 영향 분석 ... 65
• 다. 재투사에 의한 틈새보정 연구 ... 70
• 라. OS-SPS, BSREM 이용한 틈새보정 연구 ... 73
• 마. CS이용 틈새보정 연구 ... 78
• 6. 유방전용 PET 시스템 시작품 개발 ... 83
• 7. 시작품 시스템 성능평가 ... 86
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 87
• 1. 연구개발목표의 달성도 ... 87
• 2. 관련분야의 기여도 ... 88
• 가. 연구논문 발표 ... 88
• (1) 국내 전문 학술지 ... 88
• (2) 국외 전문 학술지 ... 89
• (3) 국제 학술 회의 초청 강연 ... 89
• (4) 국외 학회 발표 ... 90
• (5) 국내 학회 발표 ... 92
• 나. 특허 출원·등록실적 ... 93
• 다. 저서 ... 94
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 95
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 96
• 1. 외국 유사 연구사례에 대한 조사 현황 ... 96
• 가. 외국의 유사 연구사례 ... 96
• 나. 조사한 연구개발사례에 대한 자체분석 및 평가결과 ... 96
• 다. 기존 공정방법·기술에 대한 현황 조사·분석 ... 96
• (1) 기술적인 평가 : 적용의 난이성, 기술수준 등 ... 96
• (2) 경제적인 평가 : 제조원가, 투자규모 등 ... 96
• (3) 산업기술에 미치는 파급효과 분석 ... 97
• 2. Naviscan사의 PEM 스캐너에 대한 정보수집 ... 97
• 3. 일본 연구진의 PEM 및 PET/MRI 개발 시설 방문 ... 98
• 제7장 참고문헌 ... 100