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연구

Research

영상공학연구부

Division of Biomedical Imaging

영상공학부 연구 개요 (Research Outline of Division of Biomedical Engineering )

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주요 연구 관심분야 (Major research areas)

  • 세계 최고수준 영상기기 시스템 개발

    • 영상공학부는 세계 최고 수준의 진단 및 치료기술 확보를 위한 11.74T MRI, 2세대 가변 PET 기반의 의료영상 시스템 및 원천기술 개발을 목표로 하고 있습니다.
    • 뇌영상 기법은 뇌질환 진단 연구 및 뇌기능 연구의 기간이 되는 기술로 본 연구부에서는 7.0T 나 11.74T MRI 같은 초고자장 환경 및 초고해상도 2세대 가변 PET에서의 영상 시스템 및 기술 개발에 중점을 두고 있습니다.
    • 또한, 기존의 수소핵(Proton) 공명 신호를 기반으로 하는 MRI와 함께 인(Phosphor) 이나 소듐 (Sodium)과 같은 다핵종의 공명신호를 기반으로 하는 영상 시스템 개발과, 뇌의 화학적 성분석을 가능하게 하는 MRS 영상 기법 개발을 목표로 하고 있습니다.
  • Development of the World's Best Medical
    Imaging Instrument System

    • The Division aims to develop 11.74T MRI and second-generation movable PET -based medical imaging systems and ultimately to secure world-class original diagnosis and treatment technologies using these Imaging systems.
    • The brain imaging is a principal technology for the research on brain disease diagnosis and brain function. Thus, this Division focuses on the development of imaging systems and technologies using ultra-high-magnetic environment such as 7.0T and 11.74T MRI and 2nd-generation PET of ultra-high resolution that is movable and connected to the high-magnetic MRI.
    • In addition, the Division aims to develop a imaging system based on resonance signals of polynuclear species such as phosphorous and sodium, along with conventional MRI based on hydrogen nuclei resonance signals, and to develop MRS imaging system that enable analysis of chemical composition of the brain.

MRI-PET 융합시스템

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MRI-PET 융합시스템 개발 및 구축 (Development of MRI-PET Converging System)

    • 7T MRI와 고해상도 PET의 시스템 간 융합을 위한 시스템 구조 설계 등 기반기술 확보
    • 7T MRI 환경에서의 근접 운용을 위한 영상획득 기반 확보
    • 11.74T 융합시스템의 성능평가를 위한 테스트 베드 환경 구축
    • Design for connection and link between 7T MRI and high resolution PET systems
    • Acquisition of image from PET that is operated in the location close to MRI
    • Establishment of system for assessing the function of converging system of 11.74T MRI and PET

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MRI-PET 융합시스템을 위한 영상처리 플랫폼 구축
(Establishment of Image Processing Platform for MRI- PET Converging )

    • 고해상도 대용량 영상 데이터의 융합/처리 기술 개발을 위한 기반 구축
    • 임상적용 가능한 영상분석기술의 테스트베드 환경 구축
    • Development of technology for converging /processing an enormous amount of high-resolution image data
    • Establishment of the technology to test and analyze clinically applicable image

초고해상도 2세대 가변 PET 개발
(Development of the second generation zoom in/out PET of super-high resolution image)

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SiPM 기반 고성능 가변형 PET을 위한 디텍터 모듈 개발 기술 고도화
(Advanced technology development of detector modules for SiPM (silicon photomultipiiers) based and high-function zoom in/out PET)

    • SiPM 기반 디텍터 설계 및 제작 기술 확보
    • 고성능 PET 디텍터 신호처리 기술 확보
    • Establishment of SiPM-based detector design and munufacturing skills
    • Establishmen of high-performance PET detector signal processing technology

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SiPM 기반 가변형 PET 시스템의 개발 플랫폼 구축 및 고도화
(Establishment of platform for SiPM-based zoom in/out PET system development and upgrading the related technology)

    • 고해상도 뇌영상 획득 환경 구축
    • PET 시스템 및 구성요소의 성능 테스트/최적화 환경 구축
    • 뇌 및 전신 영상 획득 플랫폼으로 고도화
    • PET 성능향상을 위한 고용량 데이터 처리 및 기술 확보
    • Establishment of system for testing/optimizing the function of PET system and its components
    • Upgrading establishment of the platform for acquisition of the brain and whole-body image
    • Acquisition of processing technology of high amount image data required for improvement of PET function

7T 및 11.74 MRI 임상 활용을 위한 기반 기술 개발

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7T 및 11.74 MRI 임상 활용을 위한 기반 기술 개발; 초고자장 및 극초고자장 영상진단 기술 개발을 위한 RF 송수신 신호개선
(Development of the underlying technology for clinical use of 7T and 11.74 MRI; signal improvement of RF transmission and reception for development of Image Diagnosis technology for super-high and ultra-high magnetic field)

    • 가변형 12채널 크라운 코일 개발
    • 초고자장 Volume형 코일(Birdcage 코일) 비교분석
    • 다핵종 송수신이 가능한 다채널 코일 개발
    • 송신균일도 개선을 위한 16채널 다중 모드 다채널 구동 시스템 설계
    • 병렬 송수신 용 제어장치 개발
    • 송신-수신 효율 최적 다채널 병렬코일 구조 설계
    • Development of a variable 12-channel crown coil
    • Development of multi-channel coil that can transmit and receive the signals of polynucleic species
    • Design for 16-channel multi-mode multi-channel-driving System for improving transmission uniformity
    • Development of control system for parallel transmission and reception of signals
    • Design of optimal efficiency structure of multichannel parallel transmission- receiving coil

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RF & GR Coil Engineering

  • 고주파 코일은 B1 MRI의 주요 구성요소로써 자기장을 형성하고 스핀 완화 신호를 받아들인다.
    우리 연구부는 고주파 코일의 모양과 고해상도 영상의 상호작용을 개발하고 최적화를 시도하고 있다.

  • High frequency coils which are the main component of B1 MRI form magnetic fields and accept spin mitigation signals. This Division is developing and attempting to optimize the interaction between high-frequency coil shapes and high-resolution images.

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시뮬레이션 기반 초고자장 RF 코일 성능 및 전자기장 예측 기술 확립
(Secure of prediction technology for performance of ultra-high RF coil based on simulation and electromagnetic field)

    • 고성능 고효율 RF Coil 설계기술 확보
    • 임상적용을 위한 안전성 인증/기반기술 확보 (임상 적용을 위한 국제 협력 진행)
    • 초고자장용 RF Coil 설계안 확보(다채널/다핵종) 및 적용 (11.74T)
    • RF power 및 SAR 예측
    • Securing design technology of high-performance, high- efficiency RF coil
    • Securing safety certification and basic technology for clinical application
      (undertaking international cooperation for clinical application)
    • Securing technology to predict RF power and SAR

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초고자장 다채널/다핵종 RF코일 및 전자회로 독자기술 확보
(Securing RF coils for ultra-high magnetic multi-channel/multinuclear signals and technology of electronic circuits)

    • 독자모델의 초고자장용 Prototype 코일 제작
    • 7T 기반 다채널/다핵종용 RF Coil (11.74T 적용)
    • Manufacturing prototype coils for ultra-high magnetic field of our own model
    • 7T based RF coil for multi-channel/signals of multinuclear species (to be applied to 11.74T)

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초고자장 다핵종 MRI/ MRSI/Spectroscopy 시퀀스 개발
(Development of ultra-high magnetic multinuclear MRI/ MRSI/Spectroscopy sequence)

    • 고속화/정량화를 위한 독자 신호획득 및 재구성 기술 확보
    • Securing independent signal acquisition and reconstruction technology for high speed/quantification

세계 최고 수준의 고유 모델 11.74T MRI 시스템

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세계 최고 수준의 고유 모델 11.74T MRI 시스템
(Manufacturing 11.74T MRI System, a unique world's highest level model of our own)

    • 11.74T MRI 자기장의 세기가 증가할수록 조직 간의 강한 대조를 제공하는 동시에 고해상도 의 정보를 제공하기 때문 에 극초고자장 자기공명 시스템은 뇌질환 진단에 획기적인 줄 정보를 제공하는 의료영상장비가 될 것으로 예상됨
    • 특히 11.7T MRI 시스템은 3T 시스템에 비하여 20배 이상 향상된 해상도를 보장하기 때문에 현재 상용화된 3T MRI로 얻을 수 없는 여러 가지 뇌질환에 관련된 해부학적/기능적 정보를 제공할 수 있게 되며, 이를 이용하면 노화로 인한 뇌질환, 특히 치매나 파킨슨병 등의 조기 진단 등이 가능하게 되어 앞으로 닥칠 노령화 사회에 대비하는데 크게 기여할 수 있음
    • 휴먼 영상 가능한 초고자장(11.74T) 마그넷 설계/제작/설치/운용기술 내재화
    • 11.74T 마그넷 설계/제작 완료 (새로운 초고자장 마그넷의 기준 제시)
    • 동작안정성을 최대 확보하는 신기술 개발
    • The 11.74T MRI system is expected to be a medical imaging instrument that provides innovotive information for the diagnosis of brain diseases because as the magnetic field increases, a strong contrast between organs and tissues and high-resolution information are provided.
    • In particular, the 11.7T MRI system ensures 20 times more resolution than the currently used 3T system, so it can provide anatomical/functional information related to various brain diseases that are not vailable with 3T MRI. Thus, early diagnosis of brain diseases caused by aging, especially dementia and Parkinson's disease, is possible, which can greatly contribute to the preparation of an aging society in the future.
    • Beginning home production of technologies regarding ultra-high magnetic field (11.74T MRI) capable of human imaging such as design/production/installation /operation
    • Completion of design and manufacturing of 11.74T magnet and providing criteria f or new ultra-high magnetic magnet)
    • Development of new technology that maximizes stability regarding the operation of ultra-high magnetic instrument.

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11.74T MRI 개발 플랫폼 구축을 위한 마그넷 요소기술 고도화
(Advancement of Magnet Element Technology for the Establishment of Development Platform for 11.74T MRI)

    • 마그넷 요소기술 확보/국산화 (내재화 완료)
    • Securing/localizing magnet element technology (local manufacturing was already completed)

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핵심 제조 기술 내재화 및 기술 고도화를 통한 11.74T MRI 개발 플랫폼 구축
(Building the platform for 11.74T MRI development through internalization of core manufacturing technology and technological advancement)

    • 독자모델의 고성능 Spectrometer 설계 및 제작을 통한 기술 규격화
    • 초고자장용 고성능 Gradient coil 설계 및 제작을 통한 기술 규격화
    • Preparation of technical specification through design and production of high- performance spectrometer of our own model
    • Preparation of technical specification through design and production of high- performance gradient coil for ultra-high-magnetic field

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Spectrometer 자체 기술을 통한 설계 기술 확보
(Securing design technology of spectrometer through the efforts of our own)

    • RF 송신 회로 설계 (Tx)
    • RF 수신 회로 설계 (Rx)
    • RF 송수신 제어 회로 설계
    • designing RF transmission circuit (Tx)
    • designing RF Incoming Circuit (Rx)
    • designing RF Transmitting and receiving control circuit

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Spectrometer 제작 기술 확보 및 내재화
(Securing and internalizing production technology of spectrometer)

    • RF 송신/수신 회로 국내 제작업체 확보 및 기술 내재화/고도화 수행
    • Securing domestic manufacturers of RF transmission/receiving circuits and performing internalization/advancement of the technology

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자체 GUI 설계 및 제작
(Design and manufacturing of GUI of our own)

    • 사용자 편의성 중심의 GUI 설계 및 제작에 User 의견 적극 반영
    • Spectrometer 운용 프로그램, GUI 가이드라인 제안 및 규격화
    • Active reflection of user opinions on designing and building a GUI centered on the
    • user’s convenience
      Preparation of spectrometer operating program and proposal and standardization of GUI guideline

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Back-end 시스템 설계 및 제작 완료
(Completion of designing and manufacturing Back-End System )

    • Back-end 시스템 설치 공간 최적화
    • Back-end 시스템 설계 및 제작을 통한 기술 내재화
    • Back-end 시스템 설치 완료를 통한 시스템 통합 과정 진행
    • Optimization of installation space of Back-End System
    • Technology internalization through designing and manufacturing the Back-End System
    • Carrying out integration process through completing the installation of Back-end System