| 초록 |
핵심기술 디지털X선유방촬영장치의 설계 기술, 영상처리 기술, 신뢰성 향상 기술, 자동노출제어 기술, 유방진공핵생검 기술 등과 이를 집약한 제품화기술 최종목표 o. 세계최고수준의 글로벌 경쟁이 가능한 수준의 제품 개발 o. 임상시험을 통해 안전성과 유효성을 확보함으로써, KFDA와 CE의 인증을 획득하여 종료 즉시 병원 납품이 가능한 수준의 제품 o. 입체정위 시술 기구(Biopsy)의 위치 추정 오차/개선 - 피폭량 개선을 위한 Needle guide unit의 구조개선 - C-ARM의 회전제어의 정밀도 향상 (+/- 0.5도) - Needle guide unit의 위치 추정 오차 개선 (+/- 0.5/0.5/0.8(mm)) o. 영상 품질 개선 - 능동적인 영상처리 알고리즘 개발 - 적응형 자동 노출 제어 (Adaptive Automatic Exposure Control) 알고리즘 개발 - 정밀제어가 가능한 고전압발생기(Generator)와 제어 체계의 개발 o. 환자의 고통 개선 - 압박부의 감성 제어를 통한 통증 감소 - 촬영시간 단축을 통한 통증 감소 (30초 --> 20초) o. 사용자의 편의성 개선 - 방사선사의 사용습관의 분석을 통한 개선 - 터치스크린 (Touch screen) 방식의 사용자 인터페이스 도입 - 유방촬영기의 관리를 위한 Quality control 기능과 Reject manager 도입 o. 유방 밀도 추정 알고리즘 개발 - 유방 밀도 추정 알고리즘 연구 - 유방 밀도 추정 모듈 개발 및 적용 (내부 시험) o. 개발된 기술의 통합 시스템 개발 - 입체 정위 시술 기구의 위치 추정 오차 개선 (+/- 0.5/0.5/0.8(mm)) - 영상품질 개선 - 환자의 통증 개선 - 사용자의 편의성 개선 o. 환경시험과 가혹시험을 통한 신뢰성 시험과 그 결과의 적용. o. 서울대학교 병원에서의 임상 시험 결과 적용 o. 디지털 엑스선 유방촬영장치의 진단적 성능평가 및 임상 시험체계 구축 - 국산 디지털 엑스선 유방촬영 영상 화질 평가 - 수술 검체 종괴와 미세석회화 평가 - 해외 유수 기업 유방 촬영 영상 장단점 평가 - 입체 정위 시술의 팬텀 성능 평가 - 유방 촬영기 사용자의 편의성 평가 - 저선량 유방 영상 획득 및 고화질 전환 영상의 병변 가시도 및 화질 평가 - 유방 밀도 측정 알고리즘 적용의 재현성 및 정확성 분석 - 압박부 구조 개선에 따른 압박정도 측정 및 환자 통증 분석 - 유방 촬영기기 사용자 편의성 개선 및 촬영 시간 단축 기법 평가 - 입체 정위 시술 팬텀 시연을 통한 검체 획득 정확성 평가 - 전향적 임상 시험을 통한 국산 및 외국산 유방 촬영기기의 진단적 성능 평가 - 최적화 유방 촬영기기 검사 시간 및 압박력 측정을 통한 환자 순응도 평가 - 입체 정위 시술의 시술 편의성 및 정확성 확보를 위한 임상 시험 개발내용 및 결과 o. 디지털X선유방촬영장치는 여성의 유방에 있는 병변(종괴, 섬유,미세석회)의 유무를 판단할 수 있는 영상을 얻기 위하여 X선을 유방에 조사하고 투과된 X선의 양을 측정하여 3차원 유방 내 조직을 2차원 평면에 흑백으로 표현해 주는 장치이다. 유방내의 조직은 모두 연조직으로 가슴 사진을 찍는 일반 X선 촬영과 달리 조직의 투과율이 높아 투과율이 낮은 에너지 대역의 X선을 사용하여 촬영하므로 X선에 의한 피폭이 높다.하지만 일반 초음파기기를 이용하여 진행하는 진단에 비하여 미세석회의 유무를 효과적으로 판단할 수 있기에 충분한 영상의 품질을 가지고 있어,일반 검진에서 초음파보다는 X선유방촬영술을 권하고 있다. o. 디지털X선유방촬영장치는 최근에 각광을 받는 기술로 선진국의 Hologic,GE, Siemens등에서 개발하여 상품화하고 있으며 우리나라 기준으로 3억 내외의 고가에 판매되고 있는 제품이다. 이에 우리 회사에서는 지난 2009년에 디지털X선유방촬영장치의 판매를 시작한 이후 병원과의 협력을 통하여 지속적으로 제품의 개선을 진행하고 있으나 그 품질에 있어서 아직도 개선해야 할 부분이 많다. o. 디지털X선유방촬영장치는 앞에 있는 그림과 같이 단순한 영상을 획득하는 장치가 아니라 여러 가지의 System들이 조합되어 하나의 제품으로 구성되어 있는 것으로 아래와 같은 연구를 통하여 제품을 개선하였다. - 입체정위 시술 기구(Biopsy)의 위치 추정 오차의 개선 입체정위 시술은 병변의 위치와 삽입되는 바늘의 위치를 파악하기 위하여 다량의 영상을 촬영하는데 이에 따라서 환자에게 많은 피폭을 가하게 된다. 따라서 본 연구에서는 피폭량 개선을 위한 Needle guide unit의 구조를 개선하고 그에 따라 피폭량을 최적화하였다. 입체정위 시술에서 삽입되는 바늘의 위치 정밀도는 병변을 추출하기 위하여 아주 중요하므로 이의 개선을 위하여 C-ARM의 회전제어의 정밀도를 향상(+/- 0.5도)시켜 Needle guide unit의 위치 추정 오차를 개선 (+/- 0.5/0.5/0.8(mm)) 하였다. - 영상 품질 개선 디지털X선유방촬영장치의 최종 결과물인 유방영상의 품질은 판독의의 판독에 절대적인 영향을 미치는 요소이다. 그 동안 발전시킨 우리 회사의 영상처리 체계중에서 영상처리 알고리즘을 개선하기 위하여 SW의 구동을 능동적으로 동작이 가능하도록 수정하였고, 영상촬영에서 X선의 노출량을 계산하는 AEC(Automatic Exposure Control) 알고리즘을 수정하여 X선 노출량이 시스템의 상황에 대응 가능하도록 적응형 자동 노출 제어 (AEC, Adaptive Automatic Exposure Control) 알고리즘 개발하여 적용하였다. 또한 X선 노출량을 정밀하게 제어할 수 있도록 정밀제어가 가능한 고전압발생기(Generator)와 제어 체계 개발하여 적용하였다. 과제를 통하여 적용된 기술은 Multi-resolution Processing algorithm, Adaptive dynamic range reduction algorithm, Intelligent noise suppression algorithm, Skin line estimation algorithm, Automatic WW/WL estimation algorithm. Peak value evaluation algorithm, Paddle estimation algorithm, 등이다. - 환자의 고통 개선 X선유방촬영을 위해서는 3차원인 유방을 2차원 평면에 가능하면 많은 양의 정보를 기록할 수 있도록 하기 위하여 유방을 압박하게 되는데 이 과정에서 환자들이 많은 고통을 받게 된다. 따라서 압박되는 유방의 압력 분포를 조사하여 환자들이 받는 고통을 최소화하기 위하여 압박부의 구동 알고리즘을 개선하였다. 또한 유방이 압박되어 있는 시간을 줄이기 위하여 압박부터 영상을 획득하는 시간까지의 과정을 정확히 분석하고 최적화하여 촬영시간을 20초까지 줄였다. - 사용자의 편의성 개선 디지털X선유방촬영장치를 사용하는 방사선사가 느끼는 사용상의 편리함은 환자에게 많은 영향을 미치게 된다. 사용성을 개선하기 위하여 사용자 인터페이스를 재구성하였으며, 터치스크린 방식의 입력방식을 도입하였다. 또한 디지털X선유방촬영장치는 환자에게 해로운 X선을 사용하는 기기이므로 주기적으로 점검과 교정을 진행해야 한다. 이를 위하여 자체적으로 교정이 가능하도록 Reject Analysis, Artifact Evaluation, DQE, Flat-field, Uniformity,Linearity, MTF, SNR, 등의 측정을 통하여 장치의 상태를 정확히 알 수 있도록 하였다. - 유방 밀도 추정 알고리즘 개발 여성의 유방은 유선의 발달정도에 따라 밀도가 달라지는 데 유방의 밀도가 높은 경우 유방내의 병변을 찾아내는데 많은 어려움이 있어서 Dense Breast에서 유방암을 놓칠 확률이 높은 것이 현실이다. 따라서 유방 밀도 추정 알고리즘을 개발하여 시험을 거쳐 그 유용성을 판단하고, 판독의가 유방의 밀도를 추정하고 병변을 판독하는데 도움을 줄 수 있도록 유방밀도 추정 알고리즘을 개발하였다. - 개발된 기술의 통합 시스템 개발 이번 과제를 통하여 개발되는 기술들은 그 유용성과 성능을 확인하고 개선하기 위하여 제품에 탑제하고 임상과 외부시험 및 내부시험의 진행을 통하여 입체 정위 시술 기구의 위치 추정 오차 (+/- 0.5/0.5/0.8(mm)), 영상품질 개선, 사용자 편의성 등을 개선하였다. - |
