• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권4호
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• pp.445-454
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• 2019

Layered double hydroxides (LDHs) 나노입자는 특유의 층상형 결정구조에서 기인된 물리화학적 물성 및 생체친화성을 바탕으로 나노-바이오 분야에서 주목을 받고 있다. 바이오 이미징은 질병의 진단과 치료(테라노스틱스, theranostics=therapy+diagnosis)에 다양하게 활용될 수 있는 핵심적인 분야로 차세대 맞춤의학으로의 새로운 패러다임 실현을 위해서 보다 정확하고 빠른 진단기술이 절실히 요구되고 있다. 이를 실현하기 위한 대안으로 나노기술이 접목된 고감도 분자영상 관련 연구들이 활발히 진행되고 있다. 본 총설에서는 LDH 나노입자를 기반으로 하는 바이오 이미징 시스템의 개발동향에 관하여 소개하고 바이오 이미징에 적합한 나노소재의 구조 및 합성 방법에 대하여 설명하였다. 또한 임상 의학에서 현재 많이 사용되고 있는 형광을 이용한 광학영상, 자기공명영상(MRI), 핵의학영상(PET), 컴퓨터 단층 촬영(CT) 등 다양한 분야에서 어떻게 LDH 나노입자를 이용하여 나노 프로브 개발을 할 수 있는지 연구사례를 기술하면서 나노기술과 첨단영상기술이 융합된 획기적인 고감도 나노 바이오 이미징 시스템 개발 및 그 잠재력에 대하여 전망해 보았다.

• 공업화학
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• 제28권2호
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• pp.141-152
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• 2017

1,2,4,5-테트라진 유도체를 이용한 inverse electron-demand Diels-Alder (IEDDA) 반응은 다양한 생체물질, 고분자, 나노 물질 복합체의 효율적인 합성에 폭넓게 활용되고 있다. IEDDA는 유기용매에서뿐만 아니라 생리학적 조건 하에서도 매우 특이적이며 빠른 반응속도를 가지고 있는 것으로 알려져 있다. 이러한 특성으로 인해 본 반응은 다양한 생물학적 활성을 가지는 물질의 방사성동위원소 표지와 분자영상 및 질병 치료를 위한 방사성의약품 개발에도 활발히 응용되고 있다. 본 리뷰 논문은 IEDDA 반응을 방사화학 및 핵의학 분야에서 이용한 최근 연구 동향 및 연구 결과 그리고 향후 전망에 대해 소개하고자 한다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제35권4호
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• pp.353-360
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• 2012

핵의학 영상 기기 중 SPECT시스템은 촬영목적에 따라 다양한 콜리메이터를 사용하며 영상 재구성을 위해서는 각 콜리메이터의 기하학적 특성을 반영하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 이 중 핀홀 콜리메이터를 사용한 핵의학 영상기기의 영상 재구성에 관한 연구를 수행하였으며 특히 핀홀 콜리메이터 영상 재구성시 발생하는 샘플링 문제를 제거하는 방법에 대한 연구를 수행하였다. 순환적 영상 재구성 방법의 투사(projection)와 역투사(back-projection)시 각기 다른 방식으로 구축된 시스템 모델을 반영한 비동일 시스템 모델 방식을 개발하여 최대우도 기댓값최대화(maximum likelihood expectation maximization, ML-EM) 알고리듬에 적용하였다. 설계한 재구성 알고리듬을 성능을 검증하기 위해 geant4 application for tomographic emission(GATE) 시뮬레이션 툴을 이용하여 핀홀 콜리메이터의 디지털 팬텀 시뮬레이션을 수행하고 이를 이용하여 기존방식과 제안한 방식의 재구성 알고리듬에 대한 비교평가 연구를 수행하였다. 그 결과 본 연구에서 제안한 비동일 시스템 모델 사용 영상 재구성 방법은 동일 시스템 모델을 사용한 순환적 재구성 알고리듬에 비해 효과적으로 샘플링 문제를 제거할 수 있는 것을 확인 할 수 있었다. 본 연구에서 제안한 영상 재구성 방법은 다양한 콜리메이터에 확대적용 되어 사용 될 수 있을 것으로 기대된다.

• 핵의학기술
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• 제15권1호
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• pp.25-28
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• 2011

Pocket dosimeter는 열형광선량계(TLD)나 필름 뱃지(Film Badge)와 다르게 실시간으로 피폭량을 확인할 수 있다. 주로 행하여지는 핵의학 영상검사에서 Pocket dosimeter가 Survey meter와 비교하여 얼마나 정확히 피폭량을 측정할 수 있는지를 알아보고 각 핵의학 영상검사에 따른 피폭량을 비교해보고자 하였다. 대상은 2010년 9월에 핵의학과를 방문한 환자 22명을 대상으로 하였다. 방법은 첫 번째로 Pertechnetate 185 MBq부터 1850 MBq까지 각각 185 MBq씩 증가시킨 점선원을 50 cm 거리에서 Survey meter로 측정하고 같은 위치에서 Pocket dosimeter로 5분 동안 측정하였다. 두 번째로 PET/CT 검사를 받는 환자 12명을 대상으로 $^{18}F$-FDG 370 MBq를 정맥주사하고 90분 후에 환자로부터 50 cm거리에서 Survey meter로 측정하고 같은 위치에서 Pocket dosimeter로 5분 동안 측정하였다. 세 번째로 Bone Scan 검사를 받는 환자 10명을 대상으로 $^{99m}Tc$-DPD 925 MBq를 정맥주사하고 3시간 후에 환자로부터 50 cm거리에서 Survey meter로 측정하고 같은 위치에서 Pocket dosimeter로 10분 동안 측정하였다. 점선원을 이용한 실험결과 Survey meter로 측정된 값은 평균 $70.12{\pm}39.36{\mu}Sv/h$이고 Pocket dosimeter로 5분 동안 측정된 값은 평균 $5{\pm}3.06{\mu}Sv$였다. PET/CT 환자에서 측정한 결과 Survey meter로 측정된 값은 평균 $25.04{\pm}6.16{\mu}Sv/h$이고 Pocket dosimeter로 5분 동안 측정된 값은 평균 $2.41{\pm}0.51{\mu}Sv$였다. Bone Scan 검사에서 측정한 결과 Survey meter로 측정된 값은 평균 $8.58{\pm}0.96{\mu}Sv/h$이고 Pocket dosimeter로 10분 동안 측정된 값은 평균 $1{\mu}Sv$였다. 위 실험 측정 결과에서 Pocket dosimeter의 값은 Survey meter의 값에 비해 통계적으로 유의한 차이를 나타내었다(p<0.001). 본 연구 결과에 따르면 Survey meter의 값이 증가할수록 Pocket dosimeter의 값이 증가됨을 알 수 있었고 통계적으로도 유의한 차이를 나타내었다. 따라서 핵의학 영상검사에서 Pocket dosimeter의 착용은 방사선사의 피폭관리에 도움을 줄 것으로 사료된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제17권3호
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• pp.375-384
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• 2023

간혈관종은 우리 몸에서 흔하게 발생하는 간병변 중 하나이다. 대부분 간혈관종은 증상이 없고 크기도 작기에 병리학적 검사로는 발견하기 어렵다. 따라서 간혈관종의 초기 발견 및 진단을 하기 위해서는 방사선 진단은 필수이다. 본 연구는 간혈관종에 대한 방사선진단인 전산화단층촬영, 자기공명영상, 핵의학, 초음파 검사의 방법에 대하여 연구하였다. 전산화단층촬영에서는 조영제를 이용한 삼중시기 기법, 자기공명영상 검사에서는 T1, T2 강조영상, 조영제를 이용한 동적 자기공명영상, 초고속 자기공명 영상기법, 확산강조영상의 방법, 핵의학에선 ^99mTc 표지 적혈구를 사용한 혈액풀 스캔방법, 초음파에선 색조도플러의 방법에 대해 연구하였다. 대부분의 간혈관종은 양성종양이기에 간세포암 등과 같은 악성 종양과 혼동하지 않게 주의하여 불필요한 시술을 방지해야 한다. 그러므로 정확한 진단을 하기 위해서는 간혈관종의 영상소견을 정확히 숙지하여 검사를 시행하는 것이 중요하다.

• Nuclear Medicine and Molecular Imaging
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• 제41권3호
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• pp.226-233
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• 2007

목적: 광학과 핵의학 및 자기공명 분자영상 기술은 생체내에서 리포터 유전자의 발현을 비침습적으로 평가할 수 있다. 한가지 이상의 유전자 발현을 영상화 할 수 있는 복합분자영상은 유전자의 발현과 유전자 치료 후 효능의 평가를 다양한 방법으로 반복하여 평가할 수 있다는 장점이 있다. 본 연구에서는 핵의학 영상이 가능한 NIS와 광학 영상이 가능한 EGFP 두가지 유전자를 동시에 발현하는 HepG2-Retro-PNRGW (PGKp-NIS-RSVp-EGFP-WPRE) plasmid를 이용한 간암 세포주(HepG2-NE)를 구축하고, NIS와 EGFP 리포터 유전자의 기능 발현을 체내에서 광학영상과 핵의학 영상으로 확인하고자 하였다. 재료 및 방법: pcDNA-NIS로 부터 NIS 유전자를 분리하여 pRetro-PN vector를 만든 후, pLNRGW (LTR-NeoR-RSV-EGFP-WPRE)로부터 RSV-EGFP-WPRE 조각을 분리하여 최종적으로 NIS와 EGFP 유전자가 동시에 발현할 수 있는 pRetro-PNRGW vector를 구축하였다. 구축된 vector를 이용하여 Retro-PNRGW retrovirus를 생산하였으며, 이를 HepG2 세포에 감염시켜 HepG2-NE 세포주를 만들었다. 이 세포주의 NIS 유전자의 발현은 역전사효소 중합효소 연쇄반응으로 mRNA 발현을 확인하였고, EGFP 유전자의 발현은 형광현미경을 통하여 EGFP 단백질이 발현하는 녹색형광을 관찰함으로써 확인하였다. 이중 리포터 유전자 중 NIS 유전자의 기능은 세포에서 방사능 옥소의 섭취량과 유출량의 측정을 통해서 확인하였다. 이렇게 만들어진 세포를 누드마우스에 이식하여 형광 영상, I-123을 이용한 감마카메라 영상과 I-124를 이용한 소동물용 PET 영상을 획득하였다. 결과: NIS와 EGFP의 이중 리포터 유전자를 가지고 있는 HepG2 세포주가 성공적으로 만들어졌다. 세포의 약 50% 정도가 형광 현미경 아래에서 관찰되었다. NIS 유전자의 발현은 역전사효소 중합효소 연쇄반응 실험을 통해서 확인하였고, NIS가 발현된 세포의 방사능옥소 섭취량은 대조군에 비하여 약 9배 정도 높게 나타났다. 방사능옥소 유출량 실험에서는 약 9분에 반 정도의 옥소가 유출되는 것이 확인되었다. 구축된 세포주를 이식한 후 획득한 형광 영상, 감마카메라과 소동물용 PET 영상에서는 반대쪽의 대조군 세포를 이식한 것에 비하여 뚜렷한 형광신호가 보였고, 더 높은 방사능옥소 섭취가 확인되었다. 결론: NIS와 EGFP의 이중 리포터 유전자를 가지는 간암 세포주가 성공적으로 구축되었고, 소동물에서 두 유전자를 각각 치료용 리포터 유전자와 영상 리포터 유전자로의 사용이 가능할 것이라고 생각된다.

• 핵의학기술
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• 제22권1호
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• pp.23-27
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• 2018

[목적] 뼈 검사는 골격계 질환에 대한 예민도와 높은 해상력의 핵의학 영상 검사이다. 본 연구는 추가적인 방사선피폭없이 뼈 검사 영상과 골반 X선 영상의 결합을 시행하고 영상의 해부학적 정보와 관용도를 증가시켜 환자 병변 진단에 도움이 되고자 한다. 2015년 11월에서 2016년 8월까지 본원에서 뼈 검사를 실시한 환자 중 골반 X선 촬영을 시행한 236명을 대상으로 진행하였다.(남자 64명, 여자 172명, 평균연령 $50.96{\pm}15.39$세) 검사장비는 감마카메라 Symbia Ecam(SIEMENS, Germany)을 사용하였고 디지털 엑스레이는 DRS-800(Listem, Korea)을 사용하였다. 영상의 결합 및 분석프로그램은 Osirix version 3.8.1(Osirix, USA), 통계프로그램은 Stata/SE 버전 14.0(StataCorp, USA)를 사용하였다. 환자에게 $^{99m}Tc-DPD$ 740 MBq을 정맥주사한 후 2~4시간이 지난 뒤에 검사를 진행하였다. 감마카메라 영상 획득 조건은 Matrix size $256{\times}1024$, Zoom 1.00, 검사 속도 17 cm/min로 하였다. 디지털 엑스레이는 Collimator size $14^{{\prime}{\prime}}{\times}17^{{\prime}{\prime}}$, 77 kVp(60~97kVp), 평균 30 mAs(20~48)로 전상장골극과 치골결합 사이 수직입사를 하였다. Osirix 상에서 골반 뼈의 윤곽 및 가상의점을 선택하여 결합하고 획득한 영상을 핵의학과 5년 이상 근무한 방사선사 3명에 의해 평가 되었으며, 모두 동일할 경우 일치, 하나라도 동일하지 않을 경우 불일치로 평가하였다. 전체 236명 중 일치하는 대상은 216명 (91.53%) 이다. 연령의 중위수 및 범위(최소값~최대값)는 일치하지 않는 그룹에서 67(46~81)세, 일치하는 그룹에서 52(22~87)세로, 일치하지 않는 그룹의 연령이 더 높은 것을 확인하였고, 두 군 간에 연령이 다른지 Wilcoxon rank-sum test를 수행해 본 결과, 통계적으로 유의하게 두 군 간에 나이가 차이나는 것을 확인할 수 있었다(p < 0.0001). 남자는 64명 중 60명(93.75%), 여자는 172명 중 156명(90.70%)가 일치하였고, 골반 병변이 없던 환자는 54명 중 54명(100.00%), 골반 병변이 있던 환자는 182명 중 162명(89.01%) 일치하였고, 골반 병변 여부에 따른 일치율은 통계적으로 유의한 차이를 보였다(p = 0.0094). 뼈 검사와 골반 X선 영상을 결합하는데 있어서 여러 가지 변수가 있을 수 있었고 환자의 연령과 골반병변이 영상의 결합에 일부 영향을 줄 수 있을 것으로 생각된다. 본 연구를 통하여 방사선 피폭 없이 소아의 골반 골육종 진단에 도움이 되리라 사료되고 이와 같은 영상의 결합 연구를 통해서 핵의학 영상발전에 도움이 될 것으로 기대된다.

• 한국컴퓨터정보학회:학술대회논문집
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• 한국컴퓨터정보학회 2010년도 제42차 하계학술발표논문집 18권2호
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• pp.221-224
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• 2010

PACS(Picture Archiving Communication System)를 바탕으로 하는 DICOM(Digital Imaging and Communications in Medicine)은 주요 의료영상장비들 사이에 데이터와 영상을 효율적으로 교환하고 전송할 수 있도록 마련한 표준안으로 현재 대부분의 최신형 의료영상장비(CT, MR, DSA, CR(Computed Radiology), 초음파검사, 핵의학검사, 내시경검사, 조직병리검사, 등)들은 의료 영상 분야의 국제 표준인 DICOM 표준방식에 의해 영상을 제공하고 있다. 최근 이러한 의료영상장비들은 독립적으로 사용하기보다는 의료수술 모니터링 장비 등의 비 의학영상장비와 서로 연계하여 사용하는 경우가 많아졌다. 그러나 이러한 의료수술 모니터링 장비들은 DICOM 표준 데이터를 고려하지 못하므로 PACS를 통한 데이터 연계에 어려움이 있다. 따라서 본 논문에서는 표준 DICOM 포맷과 의료수술 모니터링 장비의 데이터 구조를 분석하여 non-DICOM 의료수술 모니터링 장비의 PACS 연동을 위한 방안을 제안하였다.

• 핵의학기술
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• 제14권1호
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• pp.78-82
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• 2010

현재 우리나라 암발생률을 보면 유방암과 갑상샘암이 매년 빠르게 증가하고 있는 추세이다. 따라서 I-131 scan과 전초림프절 검사인 lymphoscintigraphy가 많이 시행되고 있다. 그러나 이러한 검사는 전통적인 핵의학 영상 검사들과 마찬가지로 병리생태를 영상화하는 데에는 탁월하나 해부학적 정보는 많지 않다. 따라서 트랜스미션 스캔을 실시하여 해부학적 위치를 찾는 데 도움을 주는 등 여러 방법을 사용하고 있으나 만족스럽지 못하다. 이에 착안하여 감마실사영상의 fusion으로 좀 더 해부학적 정보가 많은 영상을 구현하고자 한다. 2009년 4월부터 7월까지 본과를 내원하고 SIEMENS사의 Symbia Gamma Camera를 이용하여 lymphoscintigraphy를 시행한 환자와 I-131 추가 검사를 시행한 환자를 대상으로 하였다. 먼저 감마카메라로 촬영한 후 촬영실 천정에 설치한 hyVISION사의 소형카메라(R-2000)로 동일 위치를 촬영하여 감마영상과 소형카메라의 실사영상을 자체개발한 Gamma Ray Tool Fusion 프로그램을 이용하여 fusion하여 일치도를 평가 하였으며, 환자 및 술자의 피폭선량을 평가하였다. 술자와 환자의 피폭선량은 트랜스미션 스캔을 적용하기 위한 플러드 선원의 제작과정과 실제 트랜스미션 스캔이 적용될 때 방사선피폭이 발생되며 술자의 방사선피폭은 평균 14.1743 ${\mu}Sv$이며, 환자의 방사선피폭은 평균 0.9037 ${\mu}Sv$이다. 또한 fusion 영상에서 감마마커와 실사마커가 일치하였고 플러드 선원에 의한 피폭은 없었다. 본원에서 구축한 감마영상과 실사영상의 fusion 프로그램으로 보다 많은 해부학적 정보를 포함하고 있는 영상을 임상의 및 판독의에게 제공할 수 있고, 업무프로세스가 감소되어 편리한 조작이 가능하게 되었다. 또한 플러드 선원에 의한 피폭을 줄일 수 있어서, 다른 핵의학 검사에도 사용이 가능할 것으로 생각되어진다. 하지만 환자의 사생활이 존중되어야 하기 때문에 검사시행 전, 검사진행 과정과 장점 등을 자세하게 설명한 후 환자가 동의할 경우 검사를 실시하여야 할 것이다.

• 핵의학기술
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• 제24권1호
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• pp.15-19
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• 2020

본 연구는 최근에 활발히 연구되고 있는 딥러닝 기술인 생성적 적대 신경망(GAN)을 핵의학 영상에 적용하여 잠재적으로 유용성이 있는지 확인해보고자 하였다. 본원에서 ¹⁸F-FDG Brain PET/CT검사를 진행한 30명의 환자를 대상으로 하였고 List모드로 15분 검사한 후 이를 1, 2, 3, 4, 5분 초기획득시간 이미지로 재구성하였다. 이 중 25명의 환자를 GAN모델의 학습을 위한 트레이닝 이미지로 사용하고 5명의 환자를 학습된 GAN모델의 검증을 위한 테스트 이미지로 사용하였다. 학습된 GAN모델에 입력으로 1, 2, 3, 4, 5분의 초기획득 이미지를 넣고 출력으로 15분 인공지능 표준획득 이미지를 획득한 후 이를 기존의 15분 표준획득시간 검사 이미지와 비교 평가하였다. 평가에는 정량화된 이미지 평가방법인 평균제곱오차, 최대신호 대 잡음비, 구조적 유사도 지수를 이용하였다. 평가 결과 초기획득시간 이미지에서 1에서 5분으로 갈수록 실제 표준획득시간 이미지에 가까운 평균제곱오차, 최대신호 대 잡음비, 구조적 유사도 지수 수치를 나타내었다. 이러한 연구를 통해 앞으로 인공지능 기술이 핵의학 분야에서 의료영상의 획득시간 단축과 관련하여 중요한 영향을 미칠 수 있을 것으로 사료된다.