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초음파 영상 / 휴대용 영상기기
미세조직 초음파 영상 장비 개발
대표 연구자장진호 교수
부서/학과서강미래기술연구원(SIAT)
연구분야의용기술, 미세조직 영상, 초음파 센서
기술상담02-3274-4865
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기관의 연구성과

연구내용
  • 초음파 영상에 있어서 초음파의 동작 주파수는 영상의 공간 해상도(spatial resolution)를 결정하는 주요 요소 중 하나이다. 2-10 MHz의 초음파 주파수를 사용하는 기존의 의료용 초음파 영상의 공간 해상도는 수백 마이크로미터로 다른 의료 영상 기법들에 비해 그 해상도가 낮아 응용 분야에 한계를 가지고 있다. 이러한 한계를 극복하기 위한 한 방법이 초음파의 동작 주파수를 높이는 것이다. 기존 초음파의 동작 주파수 영역의 10배 이상의 동작 주파수를 갖는 초음파(20-100MHz 이상)를 고주파수 초음파(high frequency ultrasound)로 정의한다. 이를 통하여 초음파 영상의 공간 해상도는 수십 마이크로미터 이하로 향상된다. 이 정도의 해상도는 다른 영상 기법들, 즉 X-ray, CT, MRI의 해상도와 동등하거나 더 좋은 것이다. 이러한 고주파수 초음파 영상 장치는 피부암과 같은 피부질환 진단과 치료 후 경과를 살피는 도구로 사용할 수 있으며, 눈의 녹내장(glaucoma) 및 황반변성(macular degeneration) 그리고 망막층간분리(retinal detachment)의 진단 등의 응용 분야에 적합하다. 또한 실험용 쥐와 심장 재생 기능이 있는 Zebrafish와 같은 조그마한 동물들의 장기를 높은 해상도로 영상화할 수 있기 때문에 이러한 동물을 이용한 유전자 변형 실험과 신약의 효능 실험 등에 사용할 수 있다. 현재 고주파수 초음파 영상 장치의 소형화를 위한 연구와 더불어 기존 응용 분야 외에 고주파수 초음파의 미세 조직 영상 능력에 맞는 새로운 응용 분야를 찾고 있다.
사업화 적용가능 제품/시장 분야
  • 휴대형 실험용 동물 영상기기
  • 실험용 동물을 이용한 유전자 변형 실험과 신약의 효능 실험
  • 휴대형 근골격계 영상기기
  • 근골격계 질환 진단
  • 휴대형 안과용 영상기기
  • 망막정맥분지폐쇄증과 같은 새로운 안과 질병 진단에 사용
기대효과
  • InMedica에서 발행한 시장 분석표를 보면 고주파수 초음파 영상기기의 응용 분야인 근골격계(Musculoskeletal) 영상 및 마취과에서 사용되는 신경 섬유 영상 분야 시장이 급속도로 성장하고 있음을 알 수 있다. 이 분야는 10 - 20 MHz의 동작 주파수를 갖는 고주파수 초음파를 이용한 미세 조직 영상의 응용 분야로서 휴대가 간편한 휴대형 고주파수 초음파 영상기기의 개발을 통하여 이 분야 시장 진입이 용이 할 뿐만 아니라 이 시장이 더욱 성장할 수 있도록 하는 성장 동력이 될 것으로 기대된다.
  • 신약의 효능 평가 및 유전자 변형 실험 등에 사용되는 실험용 동물 영상 관련 시장이 $350 million이고, 생명 공학 관련 연구가 활발해 지면서 이 시장은 더욱 성장할 것으로 예상 된다. 실험용 동물 고주파수 초음파(30-70 MHz) 영상 장비는 현재 VisualSonics 라는 캐나다 회사에서 유일하게 만들고 있다. 2009년 현재 이 회사의 연간 매출액은 $30 million정도로 1999년 설립이후 꾸준히 시장을 넓히며 성장해 오고 있다. 그러나 이 장비의 구입비용이 너무 비싸고, 크기도 커서 일반적으 로 병원이나 대형 연구소에서 한대를 구입하고 소속 연구자들이 시간을 정하여 사용하고 있다. 이러한 영상 장비 사용의 제한은 개별 연구자들의 효율적인 연구 수행에 차질을 초래할 수밖에 없다. 이러한 이유로 앞으로 더 활발해질 것으로 예상되는 생명공학 관련 연구 분야에 이용될 수 있는 가격 경쟁력을 갖춘 소형 고주파수 초음파 영상기기의 효용성이 더욱 증대될 것으로 기대된다.
연구성과 내역
  • 논문
  • Low-cost, high-speed back-end processing system for high-frequency ultrasound B-mode imaging - IEEE Trans. Ultrason., Ferroelect., Freq. Contr. 2009
  • Feasibility of rotational scan ultrasound imaging by an angled high frequency transducer for the posterior segment of the eye - IEEE Trans. Ultrason., Ferroelect.,Freq. Contr. 2009
  • High-speed digital scan converter for high-frequency ultrasound sector scanners - Ultrasonics, 2008
  • 20 MHz / 40 MHz dual element transducers for high frequency hormonic imaging - IEEE Trans. Ultrason., Ferroelect., Freq. Contr. 2008
  • A novel envelope detector for high-frame rate, high-frequency ultrasound imaging - IEEE Trans. Ultrason., Ferroelect.,Freq. Contr. 2007