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보고서 상세정보

차세대 생체자기공명 측정기술 개발
Development of Next-generation Measurement Technology for Biomagnetic Resonance

  • 과제명

    차세대 생체자기공명 측정기술 개발

  • 주관연구기관

    한국표준과학연구원
    Korea Research Institute of Standards and Science

  • 연구책임자

    김기웅

  • 참여연구자

    심정현   유권규   권혁찬   김인선   이상길   이용호   김진목   그외 다수   김민영   이성주  

  • 보고서유형

    2단계보고서

  • 발행국가

    대한민국

  • 언어

    한국어

  • 발행년월

    2015-12

  • 과제시작년도

    2015

  • 주관부처

    미래창조과학부
    KA

  • 사업 관리 기관

    한국표준과학연구원
    Korea Research Institute of Standards and Science

  • 등록번호

    TRKO201600001264

  • 과제고유번호

    1711034525

  • 키워드

    원자자력계,생체자기공명,뇌자도. 극저자장 자기공명SQUID,atomic magnetometer,biomagnetic resonance,MEG,ultra-low field NMR/MRI

  • DB 구축일자

    2016-05-14

  • 초록 


    Ⅳ. Results
    1. Development of measurement and application technologies of ultra-low field NMR/MRI
    ◦ Development of ultra-low...

    Ⅳ. Results
    1. Development of measurement and application technologies of ultra-low field NMR/MRI
    ◦ Development of ultra-low field NMR/MRI system
    - Development of low-noise dewar for ultra-low field NMR/MRI system
    - Enhancement of ultra-low field NMR/MRI system
    - Development of pancake-type liquid nitrogen-cooled pre-polarization coil and cooling system
    - Development of performance-enhanced prepolarization coil driver
    - Design and fabrication of prepolarization coil integrated SQUID sensor dewar
    - Identification of problem caused by strong prepolarization field & its solution
    - Discovery of signal deterioration phenomenon due to the type-II superconductor pick-up coil being exposed to strong prepolarization field
    - Further discovery of type-I superconductor pick-up coil being impervious to such signal deterioration phenomenon
    - Revelation of magnetic flux trapped in the type-II superconductor of the pick-up coil being the source of the signal deterioration, leading to possibilities of solutions
    - Design and development of ultra-low field NMR/MRI system for human
    - Design of multi-channel pick-coil placements for human brain MRI and imaging simulation
    - Design and fabrication of SQUID sensor dewar for human brain MRI
    - Design and fabrication of ultra-low field NMR/MRI coil system for human
    - Design and fabrication of the ultra-low field NMR/MRI system control devices and signal acquisition H/W & S/W
    - Development of ultra-low field NMR system based on HTc SQUID
    ◦ Exploration of applications for ultra-low field NMR/MRI system
    - Application technologies for Dynamic Nuclear Polarization (DNP)
    - DNP-NMR experiment in the hyperfine-field-dominant region
    - DNP-MRI experiment without field cycling
    - Development of signal processing algorithms
    - Determination method of NMR signal amplitudes by Bayesian method
    - Optimization of time steps in T1 measurements
    - Development of visualization S/W for T1-mapping
    - MRI experiment on a human hand
    - T1 and T1-mapping MR image measurements of breast cancer tissues
    - Biomagnetic resonance (BMR) technique
    - Verification of Brainwave magnetic resonance (BMR) technique using two-dipole brain phantom
    - Modeling of reentrant waves in cardiac myocardium for heart magnetic resonance (HMR) experiment
    - Ultra-low field MREIT experiment
    - Fabrication of realistic phantoms of human and rat brains for BMR experiment
    - Development of circularly polarized pulse technique
    - Multi-dimensional analysis methods for ultra-low field NMR
    - Development of proton spin-echo magnetometer
    2. Development of methodology for MEG measurements and analysis
    ◦ Development of advanced MEG systems
    - Development of optical transmission modules with wider dynamic range for the SQUID based MEG system
    - Development of closed-cycle cryocooled SQUID system for environment-friendly MEG operations
    - Designing a bed type MEG system and manufacturing a prototype
    - Development of a SQUID system for small animal MEG
    - Technical development of clock synchronization for stimulation devices
    ◦ Improvement in MEG analysis methods
    - Development of dipole localization algorithms for a whole-head superconductive Pb-shield MEG system
    - Development of signal processing algorithms for source level analysis
    - Development of sensor-level functional connectivity analysis algorithms based on sensor transformations
    - Establishment of user-friendly environments for open source MEG software toolboxes
    ◦ Experimental designs and clinical applications using MEG
    - Designing experimental paradigms for thermal/tactile evoked brain responses using MEG
    - Designing experimental paradigms for measuring social interactions using MEG
    - Clinical applications to measure brain functions of patients with epilepsy, hemifacial spasm, brain tumor, and essential tremor
    3. Development of element technologies for advanced precision measurements
    ◦ Base technology for Superconducting Gravimeter
    - Manufacture of relative gravimeter module based on Nb superconducting mass
    - Measurement of small displacement signals of Nb superconducting mass
    ◦ Design of SQUID microwave amplifier
    - Design of SQUID amplifier with microstrip resonator
    ◦ Development of high-sensitivity and low-noise SQUID sensor
    - Development of low-noise preamplifier
    - Design of low-noise SQUID sensor
    - Design of magnetic flux transformer for low-inductance SQUID
    ◦ Development of Atomic-magnetometer technology for biosignal measurements
    - Implementation of SERF atomic-magnetometer system
    - Development of MEG system with Retro-reflected atomic-magnetometer
    - Localization of auditory-evoked signal measured with atomic-magnetometer
    - Development of flat-response technology for atomic-magnetometer
    - Measurement of simulated-MCG signal with flat-response atomic-magnetometer


    1. 극저자장 NMR/MRI 측정응용 기술 개발
    ․ 극저잡음 듀어 제작
    ․ 초전도 사전자화 일체형 NMR장치 개발
    ․ 인체용 다채널 극저자장 MRI 시스템 설계 및 제작
    ․ 초미세장 우세영역 DNP 기전 연구 ...

    1. 극저자장 NMR/MRI 측정응용 기술 개발
    ․ 극저잡음 듀어 제작
    ․ 초전도 사전자화 일체형 NMR장치 개발
    ․ 인체용 다채널 극저자장 MRI 시스템 설계 및 제작
    ․ 초미세장 우세영역 DNP 기전 연구 및 사전자화 필요 없는 DNP-MRI 개발
    ․ 극저자장 NMR/MRI 암조직 이완시간 측정 및 이완시간 맵핑 영상화 기술 개발
    ․ 생체자기공명(뇌파자기공명(BMR) 가시화/조직전도율(MREIT) 측정)
    ․ 회전 편광 펄스 기법 및 다차원 NMR 분석 방법 개발
    ․ 저자장 고경사 proton 자기측정 표준 연구(양성자 스핀-에코 자력계 개발)
    2. 차세대 뇌자도 측정/분석기술 개발
    ․ 광대역/광전송 뇌자도 출력장치 개발
    ․ 친환경 차세대 뇌자도 장치 설계 및 제작(폐회로 냉각형/침대형)
    ․ 동물실험용 micro-MEG 장치 개발
    ․ 초전도 차폐 시스템의 전류원 국지화 기술 및 신호원 수준 분석용 신호처리 방법 개발
    ․ 센서 공간 뇌기능 연결성 가시화 기법 개발
    ․ 공용분석툴 활용 환경 구축
    ․ 온각/촉각 자극 유발 뇌자도 측정기술 개발
    ․ 사회인지 측정 복수 뇌자도 측정 분석 기술 개발
    3. 차세대 정밀측정 요소 기술 개발
    ․ 초전도 중력계 시스템 구성 및 기본 테스트 실행
    ․ 초전도 SQUID 증폭기 및 고감도 저잡음 SQUID 센서 설계/제작 및 테스트
    ․ SERF 원자자력계 기본 시스템 구축 및 Flat-response 원자자력계 기술 개발


  • 목차(Contents) 

    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 보고서 요약서 ... 3
    4. 요약문 ... 4
    5. SUMMARY ... 10
    6. CONTENTS ... 16
    7. 목차 ... 18
    8. 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 20
    9. 제 1 절 연구개발의 필요성 ... 20...
    1. 표지 ... 1
    2. 제출문 ... 2
    3. 보고서 요약서 ... 3
    4. 요약문 ... 4
    5. SUMMARY ... 10
    6. CONTENTS ... 16
    7. 목차 ... 18
    8. 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 20
    9. 제 1 절 연구개발의 필요성 ... 20
    10. 제 2 절 연구개발의 목표 및 기대효과 ... 23
    11. 제 2 장 국내외 연구개발 현황 ... 24
    12. 제 1 절 국외 연구개발 동향 ... 24
    13. 제 2 절 국내 연구개발 동향 ... 33
    14. 제 3 절 참고문헌 ... 37
    15. 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 39
    16. 제 1 절 극저자장 NMR/MRI 측정응용 기술 개발 ... 39
    17. 1. 극저자장 자기공명 장치 개발 ... 39
    18. 2. 극저자장 자기공명 장치 응용분야 탐색 및 실험 ... 97
    19. 3. 참고문헌 ... 196
    20. 제 2 절 차세대 뇌자도 측정/분석 기술 개발 ... 200
    21. 1. 뇌자도 시스템 기술 개발 ... 200
    22. 2. 뇌자도 분석 기술 개발 ... 240
    23. 3. 뇌자도 측정 기술 개발 및 임상 응용 ... 277
    24. 4. 참고문헌 ... 295
    25. 제 3 절 차세대 정밀측정 요소 기술 개발 ... 300
    26. 1. 초전도 중력계 기반 기술 개발 ... 300
    27. 2. 고감도 저잡음 SQUID 센서 기술 개발 ... 307
    28. 3. 원자자력계 기술 개발 ... 316
    29. 4. 참고문헌 ... 348
    30. 제 4 장 목표달성도 및 관련분야 기여도 ... 350
    31. 제 1 절 연도별 목표달성도 ... 350
    32. 제 2 절 관련분야 기여도 ... 359
    33. 제 5 장 활용계획 ... 360
    34. 제 1 절 과제 추진 계획 ... 360
    35. 제 2 절 국제공동연구 및 산.학.연 협동연구 추진 계획 ... 361
    36. 제 3 절 분야별 활용계획 ... 364
    37. 끝페이지 ... 368
  • 참고문헌

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