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시프트 레지스터를 이용한 동시계수회로 및 이를 포함하는 PET 데이터 획득 시스템, 방사선 계수시스템 및 의료진단기기

분야의료기기
거래유형국내기술이전 특허지원
업체-

기술개요

․ 일반적으로 양전자방출단층촬영 (Positron Emission Tomography: PET, 이하, PET라고 한다.)장치는 인체의 특정기관 또는 종양의 이미지를 생성하는데 사용되거나, 신진 대사가 일어나는 활동부위의 생화학적 현상을 진단하기 위한 이미지를 생성하는데 사용됨. 이러한 PET장치는 양전자 방출핵종으로 표지된 방사성의약품을 인체 내에 투여한 후, 체외로 방출되는 감마선을 검출하여 방사성의약품의 분포를 단층영상으로 만들어 출력하는 핵의학 영상진단기기임. ․ 이때, 방사성의약품에 주로 사용되는 C-11, N-13, O-15, F-18 등과 같은 방사성 동위원소는 안정된 동위원소로 붕괴하면서 양전자를 방출하게 됨. 이때, 방출된 양전자는 질량과 전기량이 전자와 같지만 양의 전하를 가지고 있는 입자로서, 주변의 전자와 충돌․쌍소멸하여 감마선을 180도의 각도로 방출함. 따라서, PET 장치의 검출기가 양방향으로 검출된 감마선을 동시에 검출하여 방사성의약품의 분포를 추적함. ※ 현재 임상에서 주로 사용되고 있는 단층촬영진단기기 중 CT(Computed Tomography: 전산화단층촬영) 또는 MRI(Magnetic Resonance Imaging: 자기공명영상)의 경우에는 높은 해상력을 갖는 해부학적 영상을 제공할 수 있으나, 생화학적정보는 획득하기가 어려움. 이와 반면에, PET장치는 CT 또는 MRI와 같이, 해부학적영상을 제공할 수는 없으나, 다양한 방사성 의약품을 사용하여 분자수준의 생화학적 정보를 획득할 수 있기 때문에, 체내 대사, 암질환, 알츠하이머병, 파킨슨병 등의 진단에 널리 사용되고 있는 추세임. ․ 이러한 PET장치는 전송 및 저장되는 데이터양을 감소시키기 위해, 동시계수기를 구현하여 사용하고 있음. 동시계수기는 두 개 이상의 감마선이 특정 시간 윈도우(CTW: Coincidence Time Window) 내 동시에 들어오는 경우, 이를 검출하여 계수하거나, 동시 검출 데이터를 생성함. 이러한 동시계수기는 영상재구성에 필요한 데이터만을 검색하여 전송 및 저장되는 데이터양을 획기적으로 감소시키기 때문에 임상용 PET에서 반드시 사용되고 있으며 많은 연구 그룹들에 의해 개발되고 있음. ․ 동시계수기는 크게 AND 게이트를 이용하는 동시계수기와, 타임스탬프를 이용하는 동시계수기로 나누어져 개발되고 있음. 그러나 기존의 동시계수기들은 각각 장점을 가지고 있으나 별도의 외장형 모듈을 설계 제작해야하며 일부 성능이 제한되거나 부품이 추가로 필요하게 되는 등의 단점을 가지고 있음. ※ AND 게이트를 이용하는 동시계수기는 검출기를 통해 검출된 감마선신호를 AND 게이트로 통과시켜 동시에 신호가 입력되는 경우를 검색함. 이러한 방법은 구현이 간단하고, 실시간으로 처리가 가능하기 때문에 유용하나, 검출기의 출력 채널의 수가 많아질수록 내부 연결이 복잡해지고, 개별 논리 게이트 소자의 성능차이로 인하여 PET 장치의 시간 분해능이 저하됨에 따라 각각의 채널 별로 최적화 작업을 별도 수행해야 하는 문제점이 발생함. ※ 타임스탬프를 이용하는 동시계수기는 감마선의 검출시간을 디지털 데이터 패킷으로 생성하여 논리 회로를 통해 동시 검출 여부를 탐색함. 이러한 타임스탬프를 이용하는 동시계수기는 감마선 검출 시간을 결정하고, 감마선 정보를 데이터 패킷으로 생성하는 이벤트 감지 섹션과, 서로 다른 데이터 패킷을 정렬하여 동시 여부를 판단하는 동시계수 섹션으로 나누어짐. 특히, 서로 다른 데이터 패킷의 동시 여부 판단과정은 다수 개의 디지털 논리 회로를 트리구조로 연결하여 데이터 패킷을 시간 순으로 정렬한 후, 마지막 단에서 감마선 검출 순으로 입력된 데이터의 시간정보를 앞뒤로 비교하여 서로 다른 데이터 패킷의 동시 여부를 판단함. 하지만, 이러한 데이터 패킷의 동시 여부 판단과정은 모든 검출기 채널로부터 출력되는 모든 신호를 하나의 선로로 다중화해야 하기 때문에 신호에 대한 병목현상이 발생하고, 또한 정렬기를 포함하는 동시계수회로를 별도로 장착해야 하는 문제점이 발생함. ․ 이러한 기존 동시계수기의 제한적 성능과 단점을 개선하기 위하여 새로운 구조의 동시계수기를 개발하였음.

기술특징

․ 개발한 동시계수회로를 PET 데이터 획득 시스템 뿐만 아니라, 방사선계수 시스템 또는 의료진단기기 등에서도 본 발명에서 설명한 동시계수회로를 포함하여 동시계수를 구현할 수 있음. ․ 본 발명의 시프트 레지스터를 이용한 동시계수회로 및 이를 포함하는 PET 데이터 획득 시스템, 방사선 계수시스템 및 의료진단기기는 전송 및 저장 시 발생하는 데이터 패킷의 병목현상을 데이터 패킷의 동시검출을 통해 감소시킬 수 있는 효과가 있음. ․ 또한, 본 발명의 시프트 레지스터를 이용한 동시계수회로 및 이를 포함하는 PET 데이터 획득 시스템, 방사선 계수시스템 및 의료진단기기는 장치 구성의 추가없이 FPGA 상에서 동시계수회로를 용이하게 구현함에 따라, 제조비용을 감소시키는 효과가 있음. ․ 이와 더불어, 시프트 레지스터를 이용한 동시계수회로 및 이를 포함하는 PET 데이터 획득 시스템, 방사선 계수시스템 및 의료진단기기는 감마선을 검출하는 검출기의 출력 채널 수 증가여부와 상관 없이 내부 구성이 간단해지고, 게이트 소자의 성능 차이로 인한 각 채널 별 최적화 과정을 수행하지 않기 때문에 동시 계수 검출을 위한 소요시간이 감소할 수 있는 효과가 있음.

문의처

문의처 - 회사명, 담당자, 전화번호, 팩스번호, 이메일 정보 제공
회사명	한국보건산업진흥원	담당자	김대현
전화번호	043-713-8840	팩스번호	043-713-8908
이메일	technomart@khidi.or.kr

정보관리 실명제

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