초록 ▼

연구의 목적 및 내용
■ 본 연구과제의 목표는 미세 세포 조직 및 동·식물의 살아있는 생화학적 기능정보(질병의 조기진단, 기초 바이오/의학 연구, 신약개발 및 유전자치료용 등)를 획득하는 새로운 개념의 초고해상도 분자영상기기 플랫폼의 개발임.
■ 센서 픽셀 사이즈 이하의 초고해상도 (검출기 공간분해능: 0.5 mm, 에너지분해능 <20%) 양전자방출단층촬영 (Positron Emission Tomography, PET) 영상을 획득할 수 있는 검출기 설계 방법 및 외각유효시야에서 영상 선형성을 향상시킬 수 있는 반응깊이

연구의 목적 및 내용
■ 본 연구과제의 목표는 미세 세포 조직 및 동·식물의 살아있는 생화학적 기능정보(질병의 조기진단, 기초 바이오/의학 연구, 신약개발 및 유전자치료용 등)를 획득하는 새로운 개념의 초고해상도 분자영상기기 플랫폼의 개발임.
■ 센서 픽셀 사이즈 이하의 초고해상도 (검출기 공간분해능: 0.5 mm, 에너지분해능 <20%) 양전자방출단층촬영 (Positron Emission Tomography, PET) 영상을 획득할 수 있는 검출기 설계 방법 및 외각유효시야에서 영상 선형성을 향상시킬 수 있는 반응깊이 측정기법(Depth of Interaction, DOI)과 최첨단 디지털 실리콘 광증배소자(dSiPM)를 적용한 다목적, 2차원 및 3차원 의료영상획득시스템임.
■ PET 검사시간 감소 및 피검사자의 방사선 피폭량을 감소시킬 수 있는 비정시간 (Time of flight, TOF) 기술 개발 및 300 ps 시간 분해능 달성 (추가 목표)

연구결과
■ 초고해상도 분자영상 플랫폼용 검출기 분석 및 설계 (초과 달성)
- 최첨단 디지털 실리콘 광증배소자(dSiPM) 및 GAGG:Ce 섬광결정 기반 초고해상도 검출기 제작 완료 - 최첨단 디지털 실리콘 광증배소자 기반의 초고해상도 (에너지분해능 17.8% 달성, 검출기 분해능 0.4 mm) 검출기를 설계/제작 완료

■ 초고해상도-반응깊이 측정방법이 적용된 대면적 검출기 블록과 신호처리, 영상재구성알고리즘 개발
- 초고해상도- 2층 반응깊이 측정방법이 적용된 검출기 블록을 제작하고, 신호처리 알고리즘 개발 및 성능평가 완료
- 2D/3D 영상을 획득할 수 있는 다목적으로 사용가능한 분자영상 플랫폼용 스테이지를 설계하고 제작 완료
- 검출기 블록의 출력신호를 이용하여 고속신호처리를 할 수 있는 알고리즘과 영상을 재구성하기 위한 영상재구성 알고리즘을 개발 중

■ 초고해상도 비정시간 (Time-of-Flight, TOF) 어레이 검출기 설계 제작 및 성능 평가 (추가 목표 및 초과달성)
- 0.7 mm x 0.7 mm LYSO 어레이 242 ps 달성
- 0.4 mm x 0.4 mm GAGG 어레이 342 ps 달성

연구결과의 활용계획
■ 디지털 실리콘 광증배소자 기반의 다목적 초고해상도 분자영상 플랫폼은 큰 폭의 시장성장이 예상되는 방사선을 이용한 분자영상기기 PET, 단일광자단층촬영(SPECT) 뿐 아니라 PET/CT, PET/MRI와 같은 융합영상기기 분야 핵심 요소기술로써 추후 고부가가치 고성능 방사선영상기기 개발에 활용 가능함
■ 개발한 다목적 초고해상도 분자영상 플랫폼 기술은 의료/바이오 산업 이외에 방위 산업, 기초 핵물리/원자력, 방사선 감시 장치용 검출기, 수술용 방사선 프로브 등 고해상도 성능이 필요한 다양한 분야에 응용

(출처 : 한글요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose&contents
The purpose of this research is to develop a multipurpose 2D/3D ultrahigh spatial resolution (0.5 mm detector resolution) molecular imaging platform with a detector based on state-of-the-art photosensor (Digital Silicon photomultiplier, dSiPM) and depth of interaction (DOI) techn

Purpose&contents
The purpose of this research is to develop a multipurpose 2D/3D ultrahigh spatial resolution (0.5 mm detector resolution) molecular imaging platform with a detector based on state-of-the-art photosensor (Digital Silicon photomultiplier, dSiPM) and depth of interaction (DOI) technology for acquiring biochemical information of fine features within living animal/plants (for applications such as early detection of diseases, biomedical research, drug develoment, gene therapy, etc).
Goal: Detector intrinsic resolution 0.5 mm, 2 layer DOI detector, and 300 ps timing resolution

Result
■ Development of an ultrahigh resolution molecular imaging detector
- Developed an ultrahigh resolution radiation detector based on state of the art digital silicon photomultiplier (dSiPM) and GAGG:Ce scintillator. (energy resolution: 17.8 %, detector scintillator crystal size 0.4 mm)

■ Develop a large area high resolution array detector with DOI capability and signal processing/image reconstruction algorithm
- Fabricated and evaluated an ultrahigh resolution-2 layer DOI block detector
- Developed a multipurpose stage that enables 2D/3D image acquisition
- Developing appropriate signal reconstruction algorithm

■ Achieve Time-of-Flight (TOF) capability with detector array
- 0.7 mm x 0.7 mm LYSO array: 242 ps FWHM timing resolution acquired
- 0.4 mm x 0.4 mm GAGG array: 342 ps FWHM timing resolution acquired

Expected Contribution
■ Technologies and know-how acquired from this research can be applied to nuclear medicine imaging modalities such as PET, single photon emission computed tomography (SPECT), PET/CT, PET/MRI systems
■ Output from this research can be applied not only to medical/biotechnology industry, but is also expected to contribute to radiation detection for homeland security, nuclear/particle physics, radiation monitoring, nuclear medicine probes/cameras where high resolution images of radiation are required

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 6
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 8
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 12
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 14
• 6. 연구과정에서 수집한 해외 과학기술정보 ... 14
• 7. 주관연구책임자 대표적 연구실적 ... 15
• 8. 참고문헌 ... 15
• 9. 연구성과 ... 15
• 10. 국가과학기술지식정보서비스에 등록한 연구시설‧장비 현황 ... 15
• 11. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 ... 15
• 12. 기타사항 ... 15
• 별첨1 대 표 연 구 성 과 ... 16
• 별첨2 세부 목표 관련 증빙 ... 30
• 끝페이지 ... 37