초록 ▼

MRI-PET 복합영상을 기술적으로 완성하고 이를 활용한 새로운 영상기법을 개발함.
1. MRI-PET 복합영상 기기의 시스템적 완성
■ MRI-PET 복합영상의 시스템적 완성을 위해 PET의 영상복원 알고리즘을 개선하고 초고자장 MRI의 최적화한 하드웨어를 개발함. 또한 MRI-PET 복합영상의 공간적 오차를 최소화함으로써 시스템을 완성함.
2. MRI-PET 복합영상 시스템의 향상 및 활용
■ MRI영상 품질 향상을 위한 하드웨어 개발 및 PET 영상을 위한 방사성의약품 개발을 바탕으로 MRI-PET 복합영

MRI-PET 복합영상을 기술적으로 완성하고 이를 활용한 새로운 영상기법을 개발함.
1. MRI-PET 복합영상 기기의 시스템적 완성
■ MRI-PET 복합영상의 시스템적 완성을 위해 PET의 영상복원 알고리즘을 개선하고 초고자장 MRI의 최적화한 하드웨어를 개발함. 또한 MRI-PET 복합영상의 공간적 오차를 최소화함으로써 시스템을 완성함.
2. MRI-PET 복합영상 시스템의 향상 및 활용
■ MRI영상 품질 향상을 위한 하드웨어 개발 및 PET 영상을 위한 방사성의약품 개발을 바탕으로 MRI-PET 복합영상을 이용하여 새로운 영상 기법 및 진단기술을 개발함.
특히, 다양한 MRI 기법을 이용한 복합영상 및 파킨슨, 뇌종양, 알츠하이머 치매와 같은 뇌 질환으로 연구 범위를 넓혀 MRI-PET 복합영상 시스템의 유용성과 활용도를 입증함. 시스템 향상을 위해 저진동/고정밀 셔틀베드 개발 및 움직임 추적/보정 시스템을 개발함.

Abstract ▼

IV. Results of the Study
1. Minimization of spatial errors in MRI-PET fusion images
A. Production of calibration phantom for spatial correction
B. Development of an auto-calibration algorithm using the calibration phantom
C. Design and development of a motion tracking camera systems comp

IV. Results of the Study
1. Minimization of spatial errors in MRI-PET fusion images
A. Production of calibration phantom for spatial correction
B. Development of an auto-calibration algorithm using the calibration phantom
C. Design and development of a motion tracking camera systems compatible with the ultra-high magnetic field
D. Design and production of a head stabilizer for the MRI-PET system
E. Development of a display software for the MRI-PET system
F. Installation of a control console for the MRI-PET system
2. Improvement of image reconstruction algorithm for HRRT-PET
A. Analysis of the attenuation and scatter correction for HRRT PET and development of 3D attenuation and scatter correction algorithm using CT
B. Development of a high-speed image reconstruction system
3. Optimization of RF technology for the ultra-high field MRI
A. Production of a power divider for high-field MRIs
B. Production of a TR switch for high-field MRIs
C. Production of a 16-channel transmitter/receiver coil for the MRI-PET fusion system
D. Production of a 32-channel receiver coil for the MRI-PET fusion system
4. Development of a radiotracer production system for the in vivo brain
A. Development of 18Fradiosynthesizer
B. Development of 11Cradiosynthesizer
5. Development of a new fusion imaging technology of anatomical images and glucose metabolism images
A. Measurement of glucose metabolism distribution in the thalamic nuclei of controls and patients using the MRI-PET system
B. Measurement of glucose metabolism distribution in the hippocampi of controls and patients using the MRI-PET system
C. Measurement of glucose metabolism distribution in the brainstems of controls and patients using the MRI-PET system
6. Development of a new fusion imaging technology of fMRI and glucose metabolism images
A. Development of a method to synchronously measure fMRI and FDG-PET signals
B. Identification of the relationship between the signal changes of glucose metabolism and BOLD signals
7. Development of motion tracking system for MRI-PET fusion imaging
A. Design and production of motion tracking system for the 7T MRI
B. Improvements in the precision of fusion imaging via an interlocking motion tracker for the HRRT-MRI
C. Development of a software for measurement and correction of the subject’s motion
D. Improvements in the accuracy of the motion tracking system for the 7T MRI
8. Development a new fusion imaging technology of anatomical and molecular images
A. Development of analysis methods for anatomical and molecular imaging using MRI-PET imaging; applied in sleep research and memory task research
B. Mapping of the distribution of dopamine receptors and transporters in controls and PD patients using MRI-PET imaging
C. Mapping of the distribution of serotonin receptors and transporters in controls and schizophrenia patients using MRI-PET imaging
9. Development of a new fusion imaging technology of DTI and molecular images
A. Development of analysis methods for DTI imaging and molecular imaging using MRI-PET fusion imaging
B. Measurement of the correlation between the DTI and dopamine system distribution in controls and PD patients using the MRI-PET
C. Measurement of the correlation between the DTI and glucose metabolism in controls and PD patients using the MRI-PET
10. Development of new diagnosis methods using MRI-PET fusion imaging
A. PD study by using MRI-PET fusion imaging of DTI and dopamine PET
B. PD study by using MRI-PET fusion imaging of DTI and FDG PET
C. AD study by using MRI-PET fusion imaging of anatomical MRI and amyloid/FDG-PET
D. Brain tumor study by using MRI-PET fusion imaging of anatomical/MR angiography and glucose PET
11. Development of a shuttle bed system with low vibrancy and high precision
A. Survey of actuators compatible with high magnetic field
B. Production of a shuttle bed with low vibrancy and high accuracy
C. Implementation and evaluation of the shuttle bed system
12. Development of radiopharmaceutical products for HRRT PET
A. Development of the synthesis method and mass production system of high specific activity via 3-step fluoroalkylation
B. Production of [F-18]FP-CIT and [C-11]FM-CIT and comparison study
C. Development and production of [C-11]WAY100635
D. Development of mass production system of [C-11]WAY100635 for clinical trials
E. Development of a novel probe for AD detection using the 3-step method
F. Successful synthesis of [18F]3-FDG(3-fluoro-3-deoxy-glucose) and evaluation of preclinicaltrials
G. Development and production of [11C]methionine for brain tumors
H. Evaluation of probes by PET imaging in the mice model
13. Hardware development for the improvement of image quality in 7T MRI
A. Development of Preamplifier
B. Improvement of the impedance matching for receive array coils
C. Simulation of transmit/receive coils in the array mode
D. Production of transmit/receive coils in the array mode
E. Production of traveling wave RF coils
F. Production of the multi-channel solenoid receive only coils
G. Development of monopole RF coils

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 8
• CONTENTS ... 13
• 목차 ... 14
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 17
• 1 절. 연구개발의 목적 및 목표 ... 17
• 1 절. 연구개발의 필요성 ... 18
• 2 절. 연구개발의 범위 ... 20
• 제 1 장 국내외 기술개발 현황 ... 24
• 1 절. 국내 연구 개발 현황 및 실적 ... 24
• 2 절. 국외 연구 개발 현황 및 실적 ... 26
• 3 절. 국내외 의료영상기기 개발 동향 ... 29
• 4 절. 연구결과가 국내외 기술개발현황에서 차지하는 위치 ... 32
• 제 2 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 34
• 1 절. MRI-PET 복합영상의 공간적 오차 최소화 ... 34
• 1. 위치보정용 Calibration 팬텀 제작 및 공간적 오차 측정 ... 34
• 2. PET용 환자의 움직임 추적 시스템의 설계 및 제작 ... 35
• 3. PET용 환자의 움직임 추적 시스템을 이용한 움직임 보정 ... 36
• 4. MRI-PET 복합시스템용 머리 고정장치 설계 및 제작 ... 38
• 5. MRI-PET 복합시스템 전용 소프트웨어 개발 ... 38
• 6. MRI-PET 복합시스템 전용 콘솔 설치 ... 39
• 2 절. HRRT-PET의 영상복원 알고리즘 개선 ... 40
• 1. HRRT-PET의 감쇄보정/산란보정 분석 및 CT를 이용한 향상법 개발 ... 40
• 2. 고속영상복원 시스템의 개발 ... 40
• 3 절. 초고자장 MRI의 최적화 ... 42
• 1. 고자장 MRI용 전력 분배기 제작 ... 42
• 2. 고자장 TR 스위치 제작 ... 42
• 3. MRI-PET 복합시스템용 16 채널 송수신 겸용 코일 제작 ... 42
• 4. MRI-PET 복합시스템용 32 채널 송수신 겸용 코일 제작 ... 43
• 4 절. 뇌영상용 PET 추적자 생산 시스템 개발 ... 45
• 1. 18F 방사성의약품의 합성장치 개발 ... 45
• 2. 11C 방사성의약품의 합성장치 개발 ... 48
• 3. 3-step fluoroalkylation을 이용한 고비방사능 합성법 개발 및 대량생산 시스템 구축 ... 54
• 4. [F-18]FP-CIT의 대채 방사성의약품인 [F-18[fallypride의 합성 및 생물학적응용 평가 ... 55
• 5. [C-11]WAY100635 개발 및 대량 생산 시스템 구축 ... 56
• 6. [18F]3-FDG (3-fluoro-3-deoxy-glucose)의 합성 및 전임상 평가 ... 58
• 7. 뇌종양 영상용 [11C]메치오닌의 합성법 개발 ... 60
• 5 절. MRI-PET 복합영상을 이용한 포도당 대사 측정 연구 ... 63
• 1. MRI-PET 복합영상을 이용한 뇌간에서의 포도당 대사 측정 연구 ... 63
• 2. MRI-PET 복합영상을 이용한 시상핵에서의 포도당 대사 측정 ... 70
• 3. MRI-PET 복합영상을 이용한 해마에서의 포도당 대사 측정 ... 78
• 4. MRI-PET 복합영상을 이용한 파킨슨증 환자에서의 포도당 대사 측정 ... 85
• 6 절. MRI-PET 복합영상을 이용한 정상군과 환자군에서의 신경전달물질측정 연구 ... 88
• 1. MRI-PET 복합영상을 이용한 세로토닌 전달체 분포 측정 연구 ... 88
• 2. MRI-PET 복합영상을 이용한 도파민 분포 측정 연구 ... 90
• 3. 알츠하이머 치매환자의 아밀로이드 반점(Amyloid plaque)영상 연구 ... 92
• 7 절. MRI의 여러 기법을 이용한 MRI-PET 복합영상연구 ... 94
• 1. fMRI(기능자기공명영상)을 이용한 MRI-PET 복합영상연구 ... 94
• 2. DTI(Diffusion Tensor Imaging)를 이용한 MRI-PET 복합영상연구 ... 95
• 3. MR Angiography를 이용한 뇌종양 환자에서 MRI-PET 복합영상연구 ... 98
• 8 절. 움직임 추적 장치 개발 ... 101
• 1. 움직임 추적 장치의 설계 및 제작 ... 101
• 2. 저진동/고정밀 셔틀침대 제작 ... 104
• 9 절. RF 하드웨어 개발 ... 106
• 1. 전치증폭기(Preamp) 개발 ... 106
• 2. 수신 전용코일의 정합(matching) 방법 개선 ... 106
• 3. 행렬 모드 송수신 겸용 코일 시뮬레이션 ... 106
• 3. Traveling Wave RF 코일 제작 ... 107
• 4. 솔레노이다 다채널 수신 전용 코일 제작 ... 108
• 제 3 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 110
• 1 절. 연구개발목표의 달성도 ... 110
• 1. 1단계: MRI-PET 복합영상기의 시스템적 완성 (2008 ~ 2009) ... 110
• 2. 2단계: MRI-PET 복합영상 시스템의 향상 및 활용 (2010 ~ 2012) ... 112
• 2 절. 연구 분야에 따른 기술발전에서의 기여도 ... 116
• 1. 초고자장 MRI 시스템 기술 ... 116
• 2. 고해상도 PET 시스템 기술 ... 116
• 3. MRI-PET 복합영상 시스템 기술 ... 117
• 4. MRI-PET 복합영상을 이용한 진단기술 ... 118
• 제 4 장 연구개발결과의 활용계획 ... 120
• 1 절. 주요 연구 결과별 활용계획 ... 120
• 2 절. 추가 연구의 필요성 ... 122
• 3 절. 타연구에의 응용 ... 122
• 4 절. 기업화 추진방안 ... 123
• 제 5 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 124
• 1 절. 상용 MRI-PET 복합영상시스템 ... 124
• 2 절. Alzheimer's Disease Neuroimaging Initiative (ADNI) ... 127
• 제 6 장 참고문헌 ... 129
• 끝페이지 ... 134