초록 ▼

1. 기술개발개요
생체혈관의 혈류의 시각화기술로 “광 유속 단층촬영기법(Optical Doppler Tomography, ODT)”의 3D 영상 출력시스템에 대한 실용화기술이다. 최종 목표로 초고속 3D 디스플레이 광 도플러 단층촬영 기기를 개발하고, 이를 활용하여 특히 생체내의 상피조직에 발생하는 암에 공급하는 미세 혈관을 흐르는 혈류의 흐름을 정밀하게 측정 및 분석하기 위한 상용화 기술을 개발하고자 한다.

2. 개발내용 및 결과
- 영상 진단의 안정성과 고해상도의 장점을 갖는 초고속 스펙트럼영역 광 도플러

1. 기술개발개요
생체혈관의 혈류의 시각화기술로 “광 유속 단층촬영기법(Optical Doppler Tomography, ODT)”의 3D 영상 출력시스템에 대한 실용화기술이다. 최종 목표로 초고속 3D 디스플레이 광 도플러 단층촬영 기기를 개발하고, 이를 활용하여 특히 생체내의 상피조직에 발생하는 암에 공급하는 미세 혈관을 흐르는 혈류의 흐름을 정밀하게 측정 및 분석하기 위한 상용화 기술을 개발하고자 한다.

2. 개발내용 및 결과
- 영상 진단의 안정성과 고해상도의 장점을 갖는 초고속 스펙트럼영역 광 도플러 단층 촬영 시스템 개발
- 의료 환경의 제한된 공간을 고려해 콤팩트한 광 도플러 단층활영 시스템 구현을 위한 광학설계
- 중심 파장이 850nm이고 대역폭이 50nm 이상인 Superluminescence diode 광원과 싱글 모드 광섬유로 이루어진 간섭계를 구성
- 다양한 부위 진단을 위한 다중 기준단 설계 및 개발
- 축 방향 해상도는 5um, 횡방향 해상도는 10um로 입력 광원, 광학계, 컴퓨터 및 주변 장치들을 이동 가능한 소형기기로 구현
- 근적외선 영역 (850nm) 초고속 광대역 라인 카메라와 투과형 회정격자를 사용하여 고효율 분광계 시스템 설계
- 분광 시스템의 크기를 줄이고 축 방향 해상도 및 신호대 잡음비를 개선하기 위한 빔 콜리메이션을 위한 렌즈 설계 및 라인 스캔 카메라의 초점 렌즈 개발
- 깊이 방향으로의 이미지 왜곡과 이미지 속도를 향상시키기 위한 스펙트럼 보정 기법 개발
- 콜리메이터, 회절격자, 슬릿을 사용하여 파장 스캐닝 필터를 구현
- 파장 스캐닝 필터를 사용하여 입력 광원에 대한 파장별 픽셀 정보 획득을 위한 자동화 시스템 구현
- 회절격자 특성에 의한 비선형적인 특성을 선형적으로 픽셀 위치에 따른 파장 정보를 배열하는 방식으로 전 영역에 대한 스펙트럼 보정을 하여 이미지 왜곡과 깊이 방향으로의 이미지를 향상
- 파장 스캔 필터를 통해 획득된 비선형적인 파장 정보 대 픽셀 정보를 선형화하기 위한 소프트웨어 개발
- 병렬처리 Signal Processing 기술과 Multi-thread Processing 기술의 융합 및 최적화 알고리즘 개발 및 영상 신호처리 소프트웨어 개발
- 실시간 영상 디스플레이 속도 120 frame/sec 이상 구현
- Kasai autocerrelation을 이용한 컬러 도플러 신호 계산 알고리즘 개발
- 단층영상 실시간 화면 출력 최적화 알고리즘 개발 및 코딩
- 광 도플러 단층 영상 구현 알고리즘 개발
- 특정 표적지 내부의 유속 분포 매필 기술 개발
- 실시간 3차원 유속 디스플레이 속도 3 frame/sec이상 구현
- 의료 환경에서 사용하기 편리하고 이동성이 좋은 소형의 프로브 개발
- 소형 렌즈와 CCD Color 비디오카메라를 결합하여 촬영 부위의 비디오 이미지뿐만 아니라 광도플러 단층 이미지를 동시에 제공하는 일체형 프로브 개발
- 렌즈 표면에서의 반사를 제거하고 선명한 비디오 이미지 획득을 위한 소형 광학확대 렌즈 설계 및 개발
- 비디오 이미지와 광 도플러 단층 이미지를 동시에 제공하기 위한 광학적 경로 설계 및 구현 방법에 대한 개발
- 촬영 부위의 비디오 이미지를 위한 조명 방식에 대한 연구 개발
- 다양한 생체 부위 적용을 위한 프로브 끝단 설계 및 제작
- 다양한 상황에서의 혈류 흐름이 측정이 가능하도록 매질 데이터 확보 (일반적 상황이 아닌, 특수 상황에서의 혈류 흐름 측정이 가능하도록 하기 위하여 피부에 매질이 추가되었을 때를 가정하여 시험하여 최적화된 진료가 가능하도록 시뮬레이션 데이터 개발 및 제품 내 적용)

3. 기술 및 경제적 성과
- 첫 광 생체 단층촬영 기술 관련 한국산 브랜드 창출
- 실시간 병변 영상기반 치료기기 관련 원천/핵심 기술 확보
- 3차원 고속 단층 영상기기의 핵심 기술/시장경쟁력 확보
- 실시간 병변 영상기반 치료기기 관련 원천/핵심

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 광역경제권거점기관지원사업(초광역연계 3D 융합산업육성 사업) 최종보고서 제출서 ... 2
• 제출문 ... 3
• 광역경제권거점기관지원사업 최종보고서 초록 ... 4
• 기술개발사업 주요 연구 성과 ... 6
• 목차 ... 16
• 제 1 장 서론 ... 17
• 제 1 절 개발기술의 개요 및 필요성 ... 17
• 1. 개발 대상 기술·제품의 개요 ... 17
• 2. 개발 대상 기술·제품의 중요성 ... 18
• 제 2 절 국내·외 관련 기술의 현황 ... 19
• 1. 국내 기술 동향 및 수준(신청 기업 포함) ... 20
• 2. 국외 기술 동향 및 수준 ... 21
• 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적·경제적 파급 효과 ... 22
• 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 25
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 25
• 1. 최종 목표 ... 25
• 2. 평가 방법 ... 25
• 제 2 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 26
• 1. 1차년도 ... 26
• 2. 2차년도 ... 26
• 3. 3차년도 ... 27
• 제 3 장 기술개발결과 및 사업화 계획 ... 29
• 제 1 절 기술개발 결과 ... 29
• 1. 총 연구개발 추진 일정 ... 29
• 2. 당해년도 연구개발 추진 실적 ... 30
• 3. 주관 및 참여기관별 추진 내역 ... 64
• 제 2 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 89
• 1. 국내·외 기술 현황 ... 89
• 2. 국내·외 시장 현황 ... 92
• 3. 국내·외 경쟁업체 현황 ... 95
• 4. 국내·외 지식재산권 현황 ... 95
• 5. 기술관련 국내외 법령 및 규제 현황 ... 96
• 6. 사업화 계획 ... 97
• 제 4 장 사업성과 관리 ... 105
• 제 1 절 연구성과(지재권, 논문, 고용 등 유·무형 성과전체 기재) ... 105
• 제 2 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리현황 ... 105
• 끝페이지 ... 107