<붙임 4>

기관고유연구사업 최종보고서

연구분야(코드) 과제번호 지원프로그램

ex)창의(일반연구)과제

과제성격(기초,응용,개발) 실용화 대상여부 실용화/비실용화

공개가능여부(공개,비공개) 공개

연구과제명 (국문)분자영상 core의 운영 (영문)Management of molecular imaging core

과제책임자 소 속 영상의학과 직 위 의학물리학직성 명 김대홍 전 공 물리학

세부과제구분 세부과제명 세부과제책임자

성명 소속(직위) 전 공123

총 연구기간 2012년 1월~2014년 12월(총 3 년) 참여연구원수(단위: 명, MY)

연구기간 및연구비

(단위:천원)

구분 연 구 기 간 계 국 립암센터

기 업 부 담 금소계 현금 현물

계 2012.1.1.～2014.12.31 600,000 600,000제1차 2012.1.1.～2012.12.31 200,000 200,000제2차 2013.1.1.～2013.12.31 200,000 200,000제3차 2014.1.1.～2014.12.31 200,000 200,000

참 여 기 업 명 칭 전화 FAX기관고유연구사업관리규칙에 따라 본 연구개발사업을 성실히 수행하였으며 아래와 같이 최종보고서를 제출합니다.

2014년 10월 30일

과제책임자 김 대 홍 (서명)국 립 암 센 터 원 장 귀 하

(첨부서류)

목 차

< 요 약 문 >

(한글)

(영문)

1. 연구의 최종목표

2. 연구의 내용 및 결과

3. 연구결과 고찰 및 결론

4. 연구성과 및 목표달성도

5. 연구결과의 활용계획

6. 참고문헌

7. 첨부서류

< 요 약 문 >

연구목표(200자 이내)

<최종목표>영상장비의 운영과 지원 수행하고 연구 저변을 확대하여 연구 수준의 향상을 꾀함. 국내 타 기관과의 교류로 연구 역량을 강화하고 최고 수준의 동물영상 연구 시설로 발전할 수 있는 기반 마련<당해연도목표>장비의 운영과 지원을 수행하고 연구 저변을 확대하여 연구 수준의 향상을 꾀함. 최신 영상법을 구현 개발하여 연구 수준 향상과 역량 강화에 노력

연구내용 및 방법(500자 이내)

l 동물영상 연구를 위한 기술적 자문 및 협동 연구 수행

l 영상 장비의 유지 보수

l 장비 운영자를 위한 교육 프로그램

l 외부 연구자 초청하여 연구 세미나 개최 및 영상 관련 연구 모임

l Sodium MRI 용 dual tuned RF coil의 제작 및 영상획득

l Diffusion MRI, phase map 등 영상 분석을 위한 자체 소프트웨어 개발 및

무료 배포

l Al18F, AuNP-125 합성 조건 확립 및 적용

연구개발에 따른 기대성과

<정량적 성과1)>

장비명 PET/CT SPECTOptical

Imaging7T MRI

연간 예상 건수 150 건 이상 150 건 이상 1000 건 이상 500시간 이상

1) 총연구기간 내 목표연구성과로 기 제출한 값

<정성적 성과>

․ 교육 시행(월 2 회, 교육 자료), 세미나 개최(년간 6회), Conference 개최

․ 분자영상 core를 안정적으로 운영하고 최신 기술 구현 및 개발하여 분자영상 core

의 역량 강화

․ 분자영상 연구의 저변 확대와 국립암센터의 위상 강화

․ 국립암센터 내의 분자영상 및 동물영상 연구 효율 극대화

․ 고가 연구 장비의 안정적 운영

색인어국문

분자영상 코어운영 연구지원

영문Molecular imaging Management of core Research supporting

Project Summary

Title of Project Management of molecular imaging core

Key WordsMolecular imaging, Management of core, Research

supporting

Project Leader Kim, Daehong

Associated Company

Goal

In order to improve the ability of cancer research in National Cancer Center by managing the

molecular imaging core, expanding the base of imageing research and introducing the new

imaging techniques

Methods

Ÿ technical support and cooperative research for small animal imaging

Ÿ maintenance the imaging equipments

Ÿ education program for operator

Ÿ seminar and research meeting

Ÿ build up imaging hardwares for example double tuned RF coils for MRI

Ÿ programing image analysis software as diffuusion MRI, phase map

Ÿ establish the methods for synthesizing Al18F, AuNP-125

Results

Ÿ educational course for animal imaging and medical imaging modalities

Ÿ open the seminars and conference

Ÿ upgrade the research status of National Cancer Center

Ÿ expand the base of animal imaging research

Ÿ stable management of imaging equipments

1. 연구의 최종목표

영상 장비의 원활하고 활발한 운영과 최상의 연구 결과를 위한 기술 지원 수행

함. 교육 프로그램과 세미나 개최 등을 통해서 영상 연구의 저변을 확대하고 소동

물 영상 장비와 분자영상 기술을 접목한 암연구의 활성화로 국립암센터 연구 수준

의 향상을 위해 노력함. 국내 여러 연구 기관과의 연구 교류를 통하여 최신 기술

도입, 정보 교류를 추구하여 국내 연구 역량의 강화를 위해 노력함

이를 통하여 국립암센터의 분자영상 core가 세계 최고 수준의 동물영상 연구 시설로 발전할 수 있는 기반 마련을 최종 목표로 함

2. 연구의 내용 및 결과

- 장비 이용 실적

Ÿ Animal MRI 사용 실적

2012년AnimalMRI사용실적

　 　 1월 2월 3월 4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 12월 합계

사용횟수(회)

내부 8 9 18 18 10 14 11 10 9 12 0 0 119

　 외부 0 0 0 0 6 10 2 6 0 0 0 0 24

사용시간(h) 16 20 47 36.5 52 73 47 93 42.5 46 0 0 473

2013년AnimalMRI사용실적

　 　 1월 2월 3월 4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 12월 합계

사용횟수(회)

내부 0 0 0 0 2 23 19 16 23 20 16 19 138

　 외부 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

사용시간(h) 　 0 0 0 0 8 87.5 54.5 51 69 86 58.5 61.5 476

2014년 Animal MRI 사용실적

　 　 1월 2월 3월 4월 5월 6월 7월 8월 9월 10월 11월 12월 합계

사용횟수(회)

내부 35 18 18 23 20 19 29 18 14 30 　 　 224

　 외부 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

사용시간(h) 　 91 46 43.5 49.5 46 56.5 76.5 58 44 89 　 　 600

Ÿ Animal PET/CT 사용 실적

2012년 * PET-CT 건수

월 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 총 사용건수

내부 21 20 8 6 6 10 15 17 9 14 7 2 135

외부 4 0 14 0 0 0 0 0 0 0 0 0 18

2013년 * PET-CT 건수

월 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 총 사용건수

내부 0 9 3 9 0 0 5 2 0 5 18 33 84

외부 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2014년 * PET-CT 건수

월 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 총 사용건수

내부 21 15 17 15 0 24 12 18 0 0 　 　 122

외부 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 　 　 0

Ÿ Animal SPECT 사용 실적

2012년 * SPECT 건수

월 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 총 사용건수

내부 2 12 0 9 13 11 15 0 3 3 0 0 68

외부 0 0 10 0 0 0 0 0 0 0 0 0 10

2013년 * SPECT 건수

월 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 총 사용건수

내부 2 12 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 14

외부 0 0 30 0 90 0 2 19 14 94 43 56 348

2014년 * SPECT 건수

월 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 총 사용건수

내부 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 　 　 0

외부 28 24 2 31 0 0 7 0 0 0 　 　 92

Ÿ Optical Imaging

2012년 * Xenogen 촬영횟수

월 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 총 촬영횟수

내부 42 126 197 175 52 161 316 232 196 103 86 141 1827

외부 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2013년 * Xenogen 촬영횟수

월 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 총 촬영횟수

내부 446 364 446 141 88 148 110 236 107 121 119 197 2523

외부 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

2014년 * Xenogen 촬영횟수

월 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 총 촬영횟수

내부 151 95 46 96 59 201 271 4 14 14 　 　 951

외부 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 　 　 0

- 최신 분자영상 기술 도입 및 자체 개발 계획

Ÿ Sodium MR 영상법 구축을 위한 Hardware 개발 및 제작

Ÿ Prototype의 제작

ü Na/H dual tune, Transmit and Receive, surface type을 적용

ü Full balanced matching 기술 적용으로 영상의 신호대잡음비 향상

ü virtual ground 기법 적용으로 H-channel과 Na-channel 간의 간섭 최소화

그림. 개발 중인 H/Na dual tuned coil. full balanced matching 기술, virtual ground 기술 등을

도입하여 각 channel간의 분리도와 영상의 신호대잡음비가 매우 우수함

Ÿ 개선된 Na/H double tuned RF coil의 제작

ü Na/H dual tune, Transmit and Receive, surface type을 적용

ü Full balanced matching 기술 적용으로 영상의 signal-to-noise ratio 향상

ü RF shielder를 장착하고 회로의 ground를 RF shielder와 연결함

ü virtual ground 기법 적용으로 H-channel과 Na-channel 간의 간섭 최소화

ü Na-channel에서 검출되는 H 신호가 –60dB 정도로 측정됨

ü 신호가 약한 Na의 signal-to-noise ratio 극대화

Ÿ 전년도 제작한 회로의 단점 개선

ü H-channel의 tuning 방법을 variable inductor에서 variable capacitor 방식으로 개선하여 tuning 안

전성 향상

ü HIFU 장치를 장착할 수 있도록 resonance 회로를 inductor와 거리를 두고 배치

ü 기계적 안정성 향상

그림) Na/H double tuned RF coil의 회로 개략도. 전년도 제작한 coil과는 다르게 H-channel의 tunng

을 variable capacitor로 하도록 변경하여 RF coil의 전기적, 기계적 안전성을 향상시킴

그림) 제작된 Na/H double tuned RF coil의 사진(왼쪽), H-channel의 tuning 상태와 Na-channel에서의

proton signal 측정(오른쪽). HIFU 장착을 위해 coil의 inductor를 회로와 분리되도록 설계함.

Na-channel이 H-channel과 –60 dB 정도로 분리되어 있는 것을 확인함

Ÿ 제작된 RF coil을 이용하여 sodium 영상 획득

ü 증류수, 식염수, 2%, 3% NaCl 샘플을 이용하여, conventional gradient echo pulse sequence를 이

용하여 proton, sodium 영상 촬영

ü proton 영상과 sodium 영상을 하나의 RF coil을 이용하여 획득하고 영상 밝기의 변화를 확인

ü Breast cancer animal model의 H/Na 영상 촬영

ü Proton 영상은 conventional T2w 영상과 diffusion 영상을 획득

ü Sodium 영상을 획득하고 proton 영상과 fusion하여 비교함

ü Proton diffusion 영상과 T2w 영상에서 밝게 나오는 부분이 sodium 영상과 잘 일치함을 영상으로

확인

ü 향후 proton 영상과 sodium 영상이 차이를 보이게 되는 영상 결과에 대한 연구를 진행할 필요 대

두

그림) 증류수, 식염수, 2%, 3% NaCl 샘플의 Na/H MRI 영상(왼쪽). Breast cancer animal model의

Na/H MRI 영상(오른쪽). 모델 동물의 T2w과 Diffusion-weighted 영상에서 밝은 부분이 sodium MRI

영상에서도 강한 신호를 보이는 것을 확인함

Ÿ 국립암센터 animal MRI의 효용성 증대를 위한 동물용 MR guided Focused Ultrasound 구현

ü Piezoelectric material의 상세 사양

PZT-8 spherical crystal / Fine lapped finish / 40 mm diameter (1.575" +/- .003") / 35 mm ROC

(1.378") / 1 MHz / Chrome/gold electrodes both faces / Convex = (+)

ü Zero-impedance 형태의 matching circuit을 MRI 장비에 사용가능하도록 제작

ü Resonance 주파수 1.06 MHz, high-power RF amplifier/Function generator/Oscilloscope 대여,

그림) Housing된 transducer와 matching circuit(왼쪽). Resonance 주파수 1.06 MHz에 tuning 된 것을

network analyzer로 확인(가운데). High power RF amplifier(오른쪽 위). Function generator와 모니터

링용 oscilloscope(오른쪽 아래)

ü Sodium MR 용 RF coil에 적용할 수 있는 형태의 housing 제작

ü Degassed water를 housing에 채우고 시험 가동하여 focused ultrasound 확인

ü RF amplifier의 증폭률과 출력을 최대로 조정하고, function generator의 출력을 3dBm으로 고정한

상태에서 닭고기를 이용하여 ablation test 진행

ü Cigar type의 burning 영역 확인함, RF power 조절을 위한 calibration 작업 필요

ü Sodium MR과의 결합을 위한 방수 작업 필요

그림) De-gassed water를 채우고 HIFU system 가동하여 물기둥 확인함(왼쪽). HIFU system에 닭고

기를 올려두어 tissue ablation test 실시하여 조직이 선택적으로 익은 것을 확임(오른쪽)

Ÿ MR temperature mapping 구현

ü Gradient echo pulse sequence를 이용하여 영상을 획득하고 각 echo 영상들 사이의 phase

difference 측정하여 이를 바탕으로 temperature mapping 기술 구현

ü 영상들 간의 phase difference와 온도변화 사이의 관계는 다음 식으로 알려져 있음

∙∙∙

: phase difference, : resonance frequency, : echo time, :temperature sensitivity

coefficient(-0.01 ), : temperature change

ü 위의 temperature mapping 기술을 3T 임상용 MRI 장비에서 구현하였고, 이를 7T animal MRI에

적용할 예정

Ÿ MRg-HIFU를 위한 MR temperature mapping 구현

ü Multiple echo gradient echo pulse sequence를 이용하여 동시에 echo time (TE)이 다른 여러 영

상 획득.

ü 같은 온도에서 TE에 따라 각 영상은 다른 phase 값을 가지고 이 phase 값의 변화를 계산할 수

있음. 계산된 phase 변화량이 온도에 비례함

ü 기존의 방법에서 반드시 필요한 phase unwrapping이 필요없기 때문에 온도 측정 오차를 줄일 수

있음.

ü 기존의 방법으로 측정한 결과 값은 온도의 변화만 측정. 이 방법으로 측정한 phase의 변화는

rotating frame에서 회전 운동에 기인하므로, 이 방법에서는 절대 온도 측정 가능.

그림. (왼쪽) 기존 방법으로 온도 map을 구하는 알고리즘. (오른쪽) Multiple echo gradient echo

pulse sequence를 이용하여 온도 map을 구하는 알고리즘.

ü 4% agar에 적외선 온도 센서를 장착하고 온풍기로 온도를 올리면서 영상을 얻고 두 가지의 알고

리즘을 적용하여 온도 map을 제작. 적외선 온도 센서로 측정된 온도와 온도 map으로 측정된 온

도 비교

그림. (위) 기존 알고리즘으로 만들어진 온도 map. 적외선 온도 센서의 온도(가로축)와 온도 map의

온도(세로축)를 비교하는 그래프. (아래) 새로운 알고리즘으로 만들어진 온도 map. 적외선 온도 센서

의 온도(가로축)와 온도 map의 온도(세로축)를 비교하는 그래프.

Ÿ DCE MRI 영상법 구현

ü 영상 분석을 위한 IDL을 이용한 standing-alone형태의 소프트웨어 개발 진행중

ü 소프트 웨어의 범용성을 위해 Dicom 파일을 이용하도록 제작

ü 몇 가지 형태의 pharmacokinetic model 적용

ü 각종 변수와 상수들을 변경 가능하도록 제작

그림. DCE MRI 영상 분석 알고리즘과 데이터 처리 과정

그림. 개발된 프로그램에 실제 임상 데이터를 적용하여 획득한 환자의 혈관투과도 영상.

Ÿ UTE MR 영상법 구현

ü sodium 영상법에 구현 및 최적화 필요

ü ZTE(Zero TE) 영상법 구현을 위해 영상 Paravision 소프트웨어 업그레이드 실시

Ÿ IVIM(intravoxel incoherent motion)imaging 구현을 위한 software 제작

ü MR diffusion 영상 결과에서 혈류에의한 perfusion 효과를 제거하는 영상후처리 방법

ü 문헌조사를 통하여 IVIM 구현을 위한 최적의 physiological model 적용

exp exp

: diffusion-weighted magnetization, : total magnetization, :perfusion fraction, :

pseudodiffusivity, : tissue diffusivity

ü 위의 physiological model을 바탕으로 기존의 ADC map을 포함하여 pseudodiffusivity, tissue

diffusivity,perfusion fraction을 계산할 수 있는 영상후처리 소프트웨어를 IDL(Interative Data

Language)를 이용하여 구현

ü Breast cancer 환자에 우선 적용하여 임상 결과와 비교 검토

그림) 임상 장비로 얻은 Breast diffusion-weighted image와 IVIM 방법을 적용하여 계산한 영상들.

diffusion-weighted image(위 왼쪽), 기존의 방법으로 계산한 b-value map(위 가운데),

Pseudodiffusivity map(위 오른쪽), Perfusion fraction map(아래 가운데), Tissue diffusivity map(아래

오른쪽).

그림) ROI(Region of Interest)에서의 각 변수들의 평균값과 중간값.

Ÿ 자체 image viewer 제작

ü 분자영상 코어에서 획득한 영상을 위한, 사용이 간편하고 가벼운 소프트웨어를 IDL을 이용하여 제

작

ü MRI 영상에 우선 적용하고 필요한 최소한의 영상 파라미터를 간략하게 보여줌

ü slice별로 전체 영상들을 볼 수 있으며, 선택적으로 하나의 영상을 모니터의 크기에 맞추어 최적으

로 확대 가능

그림) MRI 장비에서 얻은 전체 slice를 간략히 보여줌(왼쪽). 전체에서 마우스 클릭으로 선택하여 확대

된 큰 영상을 볼 수 있고, 상세한 영상 파라미터를 확인 가능함(오른쪽)

Ÿ Phase map 구현

ü Multiple gradient echo 영상을 획득하고 echo별로 영상의 phase를 계산

ü data-fitting을 통하여 TE 시간에 따른 phase difference 계산

ü 이 방식의 phase map을 구하는 알고리즘은 일반적으로 사용하는 single gradient echo 방법과 비

교해 phase change에 대한 절대값을 구할 수 있다는 장점이 있고, 보다 정확한 값을 구할 수 있는

것으로 보고됨

ü 기존의 phase map 제작 방식인 unwraping 방법의 단점인 복잡한 추론 과정과 영상의 왜곡을 이

론적으로 제거할 수 있는 방법

ü QSM(Quantitative susceptibility map), temperature mapping 등에 적용할 예정으로 data fitting

알고리즘 최적화를 위해 노력 중

그림) 물통으로 얻은 영상을 본 연구에서 개발한 영상후처리 방법으로 구한 phase map

Ÿ 3D 영상 재구성 프로그램 제작

ü MRI 2D 영상에 수작업으로 표시를 하고, 3D로 재구성하여 영상을 회전하면서 해부학적 위치, 대

체적인 경향 등을 관찰할 수 있는 소프트웨어

ü 줄기세포 추적영상, 영상조영제를 이용한 분자영상등에 응용 가능할 것으로 예상

그림) 2D 영상에 marking하고 3D로 재구성하여 marking한 곳의 해부학적 위치 등을 확인할 수 있게

프로그램. 줄기세포 추적영상, 분자영상 등에 응용 가능할 것으로 판단

Ÿ Al-18F 표지조건은 다음과 같다. 우선 cyclotron (11 MeV, RDS111, Simens)으로부터 생산

된 F-18 (148 MBq) 용액을 QMA에 포집한 다음, 0.02 M AlCl3 6H2O를 이용하여 Al-18F

용액을 추출해 내었다. 이렇게 얻어진 Al-18F 용액은 NOTA-NCS-RGD 펩티드 키트 (서울

대병원)에 넣어주고 강하게 흔들어서 잘 섞어준 다음 100oC에서 15분간 가열해 주었다. 이

렇게 얻어진 표지화합물의 표지율은 ITLC로 확인하였다. 그 결과 Al-18F 표지된

[Al18F]F-NOTA-NCS-RGD가 31.9% 로 얻어짐을 확인할 수 있었다

그림. Al-18F 표지된 [Al18F]F-NOTA-NCS-RGD

Ÿ AuNP-125I 직접표지조건은 다음과 같다. 우선 구입한 [I-125]NaI 2.96 MBq을 20 nm 크기

의 250 nM AuNP 100 uL와 섞은다음 실온에서 5분간 반응시켜 주었다. 이렇게 얻어진

AuNP-125I 표지화합물의 표지율은 ITLC로 확인하였다. 그 결과 표지된 [125I]I-AuNP가

100% 로 얻어짐을 확인할 수 있었다.

Ÿ PET-CT 장비로 구현한 영상법

그림)Lung metastatic cancer 모델을 PET-CT 영상법을 이용하여 관찰

그림)유방암세포 주입 후 턱, 견갑골, 다리 등에서 골파괴 양상을 CT로 촬영하고 3D 영상 재구성을 통

하여 관찰

그림) CT contrast agent test 영상. eXIA 160XL를 마우스에 125ul 정맥주사하고 2시간 후에 영상 획

득

Ÿ SPECT 장비로 구현한 영상법

그림) 췌장암 동물 모델에 [I-125]FIAU를 이용하여 얻은 SPECT 영상(위). 췌장암 동물 모델에서

[I-131]FIAU의 biodistribution 조사(아래)

그림) 인후두암 세포주(FaDu)를 피하 주사한 동물 모델에 [I-125]Cetuximab을 주입하고 시간별로 얻은

SPECT 영상

Ÿ IVIS 장비로 구현한 영상법

그림) U87 glioma 동물 모델에 [I-125]dendrimer-Cy5.5를 주입하고 획득한 SPECT 영상(위). U87

glioma 동물 모델에 [I-125]dendrimer-Cy5.5를 주입하고 획득한 IVIS 영상(아래)

-장비의 유지 보수 및 시설 구비

Ÿ PET detector 교체 및 수리

ü PET detector #20, #26, #7, #12 (2013년 4월 16일, 6월 24일, 10월 7일)

ü PET detector #22, #24 (2014년 1월 22일, 2월 5일)

Ÿ SPECT 수리 및 정비

ü image 불량, calibration 요청(2014년 3월 27일)

Ÿ CT 수리

ü CT homing sensor error 및 수리 완료 (2013년 9월 11일)

ü CT artifact error 및 수리 완료 (2013년 10월 15일)

Ÿ 항온 장치 설치

ü PET/CT, SPECT 장비의 자체 발열로 장비의 노후화 진행이 가속되는 현상 발생

ü 공조만으로는 장비의 온도를 낮출 수 없어 항온 장비 두 대 설치

ü 5마력 항온기 두 대를 구매하여, 장비의 온도를 22도를 유지 가능

ü

ü 그림. (왼쪽) PET/CT용, (오른쪽)SPECT용 항온 장비

Ÿ 온도 측정 장치 구매

ü MRI compatible 적외선 온도 측정 장치

Ÿ 연구 지원에 필요한 보조 장비 및 기반 시설 구비

Ÿ 항온 장치 재설치

Ÿ 연구자들의 연구 진행에 차질이 없도록 여러 종류의 고가 영상장비가 최적의 상태를 유지할 수 있

게 정기점검 등을 시행

Ÿ Magnet 교체

ü 2012년 11월 1일 magnet quench

ü 2013년 4월 24일 magnet 교체 완료

ü 2013년 5월 1일 정상 가동

그림) 새로운 magnet이 도착(위 오른쪽), 연구동 6층으로 이동하여 설치 중(위 오른쪽), 설치 완료(아

래)

Ÿ Magnet 이상시 비상문자알람시스템 업그레이드 진행

ü 장비 노후로 확인후 주요 부품 교체등의 업그레이드(2014/10/10)

Ÿ MRI 구동용 프로그램 업그레이드

ü Paravision 5.1 -> 6.0 upgrade. ZTE 등의 최신 기법 내장

ü 구동 컴퓨터의 노후화로 최신server computer로 교체

ü HDD 이상으로 교체(2014/10/14)

- 교육 프로그램

Ÿ operator를 대상으로 강의를 시행하여 분자영상, 소동물영상, 영상 장비의 원리, 각 영상 장비의 작

동법, 최신 영상법 적용 등에 관한 교육을 주 1회 실시

ü 대상: 분자영상 코어의 각 장비별 실질적 책임자, 장비 운영자, 그 외에 분자영상에 관심

있는 원내 연구원

ü 내용: 방사선의 이해, 각 영상 장비의 작동 원리, 영상처리를 위한 소프트웨어 사용법, 영

상 후처리 방법의 이해

ü 심화 학습을 위하여 Book Reading 2회 진행(분자영상의 이해)

Ÿ 이를 통하여 operator의 연구 능력을 향상시키고, operator를 자체 양산하여 운영 인력을 확보

Ÿ 학회 참석, 연수강좌, 관련 업체 등의 전문 교육 프로그램 참석 등을 통하여 전문성 향상

ü 2013년도 World Molecular Imaging Conference 참석-강세훈 박사, 전소연 연구원

ü 2014년도 국제 핵의학회 참석-강세훈 박사

ü 2012, 2013, 2014 KSMRM, 핵의학회 등에서 주최하는 연수강좌 참석-전원 참석

ü IDL 전문가 교육 참석-민창기 연구원, 전소연 연구원

ü Labview 초보자 교육-민창기 연구원, 전소연 연구원, 박은주 박사

- 세미나 개최

Ÿ 국내 분자영상 각 분야의 전문가를 초정하여 세미나 실시

ü 분야: 분자영상용 나노화학, 핵의학, MRI, 광학영상, 테라헤르츠영상, 영상 유도 치료용

초음파, 영상유도 방사선 치료

ü 운영자들의 안목과 전문 영역의 확대를 위하여 다양한 영상 분야 전문가 초청함

ü 세미나 제목과 연사

§ Electrical Conductivity Mapping using MRI – MREPT – 이준성 교수, 연세대

§ Development of Kit Based Radiopharmaceuticals – 이상윤 교수, 서울대

§ Organic Nanobiophotonics for Theranostic Applications – 임창근 박사, KIST

§ A New Frontier of MRI: Ultrashort Echo-Time Imaging – 박장연 교수, 건국대

§ Development Trend of Tc-99m, Ga-68, Cu-64 Labeled Radiopharmaceuticals for PET and

SPECT Imaging – 김정영 박사, 한국원자력의학원

§ 암 진단영상을 위한 테라헤르츠파 분자영상기술[Terahertz molecular imagingfor cancer

diagnosis] - 오승재 교수, 연세대

§ Quantification of DCE-MRI and its application in SMC – 김재훈 박사, 삼성병원

§ Improvement of respiratory motion control in medical imaging using audiovisual

biofeedback – 김태호 교수, University of Sydney

§ MR image-guided focused ultrasound (FUS) surgery. it’s application for solid tumor

treatment – 박은주 교수, 서울대

§ C-11 radiotracers for molecular imaging – 이상윤 교수, 가천대

§ Design of cell recognizable glycopolymers for tissue engineering and gene delivery

system – 김선정 박사, 생명공학연구원

§ Synthesis and functionalization of carbon nanomaterials for biomedical applications – 정

진영 박사, 생명공학연구원

§ Multimolecule-integrated biophotonic nanoparticles for disease imaging – 김세훈 박사,

KIST

§ 방사성의약품의 상용화와 자동합성장치 개발 – 길희섭 박사, 퓨쳐캠

§ Advanced MR Imaging and Spectroscopy – 정은기 교수, University of Utah

- Conference 개최

Ÿ 대한자기공명영상의학회 산하 “소동물 MR 영상 연구회”에 참여하여 삼성병원, 서울대학교

병원, 세브란스 병원, 한국기초과학지원연구원과의 긴밀한 협력 관계를 구축

Ÿ 소동물 MR 영상 연구회의 정기 집담회를 국립암센터에서 개최

그림. 소동물 MR 영상 연구회를 국립암센터에서 개최

3. 연구결과 고찰 및 결론

l 국내 최고의 분자영상 코어 운영

Ÿ 전문 운영 인력의 확보와 꾸준한 교육을 통하여 장비의 운영이 안정적/효율적으로 될 것으

로 기대됨

Ÿ 다른 종류의 동물 영상 장비들을 통합 운영함으로써, 순조로운 연구 진행 예상

l 최신 영상 기술 등을 꾸준히 도입함

Ÿ 동물/분자영상이라는 새로운 연구 기법을 효과적으로 도입함으로써 국립암센터의 연구 역

량이 한층 강화될 것으로 예상됨

l 연구 방법의 다양화-> 연구 결과 수준 향상

Ÿ 동물/분자영상이라는 새로운 연구 기법을 효과적으로 도입함으로써 국립암센터의 연구 역

량이 한층 강화될 것으로 예상됨

l 저변 확대 및 이용자 증대

Ÿ 교육을 통한 분자영상 관련 전문 인력을 양성하여 국내 연구 환경 개선

Ÿ 동물/분자영상을 이용한 연구 결과가 많아질수록 더 많은 연구자들이 동물영상 관련 연구

를 진행하게 될 것으로 예상됨

l 연구 분야의 증가

Ÿ 분자영상 이행성 연구가 매우 용이하므로, 동물 분자영상의 연구 성과는 임상으로의 이행

가능성이 매우 높을 것으로 예상

4. 연구성과 및 목표달성도

(1) 연구성과가. 국내 및 국제 전문학술지 논문 게재 및 신청

나. 국내 및 국제 학술대회 논문 발표

논문명 저자 학술대회명 지역1) 지원과제번호

New Design of dual Tuned RF coil forFluorine MR Molecular Imaging

전소연,김대홍

World MolecularImaging Congress

국외

MR thermometry for goldnanorods-mediated near-infrared thermaltherapy

김대홍 ICMRI 국내

논문명 저자(저자구분1)) 저널명(I.F.)

Year;Vol(No):Page 구분2) 지원과제번호3)

Over-expression of miR-145 enhancesthe effectiveness of HSVtk gene therapyfor malignant glioma

김대홍(공동)

CancerLetters(4.238)

2012 Jul1;320(1):72-80.

국외SCI 없음

Perfusion MRI for the prediction oftreatment response after preoperativechemoradiotherapy in locally advancedrectal cancer

김대홍(공동)

Eur Radiol(3.594)

2012Aug;22(8):1693-

700

국외SCI 없음

Development and in vivo imaging of aPET/MRI nanoprobe with enhancedNIR fluorescence by dye encapsulation.

김대홍(공동)

Nanomedicine(6.202)

2012Feb;7(2):219-29.

국외SCI 없음

Gold nanorods for target selectiveSPECT/CT imaging andphotothermal therapy in vivo

강세훈(공동)

QuantitativeImaging inMedicine andSurgery

2012 Jan 12. 국외 없음

Bimodal perfluorocarbon nanoemulsionsfor nasopharyngeal carcinoma targeting.

김대홍(공동)

MolecularImaging andBiology(3.844)

2013;15:401~410

국외SCI 없음

Gadolinium-coordinated elastic nanogelsfor in vivo tumor targeting andimaging

김대홍(공동)

Biomaterials(7.404)

2013;34:6846~6852

국외SCI 없음

Indocyanine green-loadedperfluorocarbon nanoemulsions forbimodal 19F-magneticresonance/nearinfrared fluorescenceimaging and subsequent phototherapy

김대홍(교신)

QuantitativeImaging inMedicine andSurgery

2013;3;132-140

국외SCI 없음

Efficient targeting and tumorretardation effect of pancreaticadenocarcinoma up-regulatedfactor (PAUF)-specific RNAreplacement in pancreatic cancer mousemodel

김대홍,강세훈(공동)

Cancerletters(4.238)

2014 Mar28;344(2):223-3

1.

국외SCI 없음

Malignant glioma: MR imaging byusing 5-aminolevulinic acid in ananimal model.

김대홍(공동)

Radiology(6.214)

2014Sep;272(3):720-

30

국외SCI 없음

다. 산업재산권

라. 저 서

마. 연구성과의 정부정책 기여

바. 기타연구성과

-정량적 성과장비명 PET/CT SPECT Optical Imaging 7T MRI

사용량

2012 153 건 78 건 1827 건 473 시간2013 84 건 362 건 2523 건 476 시간2014(1~

10월)122 건 92 건 951 건 600 시간

-정성적 성과․ Dual tuned RF coil의 제작, Sodium MR 영상법 구현,, HIFU 구현, 소프트웨어 개발 및 제작

․ 운영자 교육 주1회 실시, 세미나 6회 이상

․ 교육 시행(월 2 회, 교육 자료), 세미나 개최(년간 6회), Conference 개최

․ 분자영상 core를 안정적으로 운영하고 최신 기술 구현 및 개발하여 분자영상 core의 역량 강화

․ 분자영상 연구의 저변 확대와 국립암센터의 위상 강화

․ 국립암센터 내의 분자영상 및 동물영상 연구 효율 극대화

․ 고가 연구 장비의 안정적 운영

․ 연구 효율 극대화와 여러 영상 장비의 통합 운영으로 분자영상 분야 원천기술 확보 예상

Newly Designed Double Tuned RF Coil forSodium MRI

전소연김대홍

ICMRI 국내

MR-guided HIFU System for Small Animal 민창기,김대홍

ICMRI 국내

구분1) 특허명 출원인 출원국 출원번호

저서명 저자 발행기관(발행국, 도시) 쪽수 Chapter 제목, 쪽수(공저일 경우)

보고서명 정부정책 기여내용

(2) 목표달성도

가. 연구목표의 달성도

나. 평가의 착안점에 따른 목표달성도에 대한 자체평가

최종목표 연차별목표 달성내용 달성도(%)연차 최종

1차년도

동물영상 연구의지원

동물영상 연구를 위한 기술적 자문및 협동 연구 수행

100 100동물영상의 저변확대

외부 연구자 초청하여 월 1회 정기적인 연구 세미나 개최 및 영상 관련 연구 모임 구성

Sodium MRI 장비개발

Sodium MRI 용 dual tuned RFcoil의 개발

2차년도

동물영상 연구의지원

동물영상 연구를 위한 기술적 자문및 협동 연구 수행

100 100

동물영상의 저변확대

장비 운영자를 위한 교육 프로그램

외부 연구자 초청하여 월 1회 정기

적인 연구 세미나 개최 및 영상 관

련 연구 모임

Carbon MRI 장비개발, DCE /

Diffusion MRI 분석소프트웨어 개발

Carbon MRI 용 dual tuned RF

coil의 개발

DCE/Diffusion MRI 영상 분석을

위한 자체 소프트웨어 개발 및 무

료 배포

Al18F 표지법의 구현새로운 F-18 생체분자표지법인

Al18F 표지법의 조건 확립 및 적용Conference 개최 개최

3차년도

동물영상 연구의지원

동물영상 연구를 위한 기술적 자문및 협동 연구 수행

100 100

동물영상의 저변확대

장비 운영자를 위한 교육 프로그램

외부 연구자 초청하여 월 1회 정기

적인 연구 세미나 개최 및 영상 관

련 연구 모임UTE(Ultra ShortTE) 영상법 구현 및기술 안정화

장비 구동용 프로그램 업그레이드

실시하여 구현. 안정화 작업중AuNP-*I

직접표지법의 구현AuNP-*I 직접표지법의 조건 확립

및 구현

Conference 개최 개최

평가의 착안점 자 체 평 가

원할한 연구 지원 여부 원활한 연구 지원 이루어짐

영상장비 이용자의 증가 여부PET 이용 건수는 다소 줄었지만, 전반적인 이용 건수는 증

가

dual tuned RF coil의 제작 여부 /소프트웨어의 개발 여부 Dual tuned coil을 제작하였고, 이용자의 편의 증진과 연구

의 다양성을 확보한 영상 후처리 프로그램 제작 보급함

UTE(Ultra Short TE) 영상법 구현및 기술 안정화

장비 구동 프로그램과 하드웨어를 업그레이드하였고, 이를

바탕으로 영상법을 구현하고 안정화 작업 중

Al18F/AuNP-*I 을 이용한 영상획득

생체분자 표지법을 구현하였고 표지 효율 증가를 위한 최

적화 작업 중개최 여부 개최

5. 연구결과의 활용계획

(1) 연구종료 2년후 예상 연구성과

구 분 건 수 비 고

학술지 논문 게재 4 Cancer letters(4.238), Radiology(6.214)

산업재산권 등록 2

기 타

(2) 연구성과의 활용계획

l 동물 영상 장비의 효율적/안정적 운영

Ÿ 전문 운영 인력의 확보와 꾸준한 교육을 통하여 장비의 운영이 안정적/효율적으로 될 것으

로 기대됨

Ÿ 다른 종류의 동물 영상 장비들을 통합 운영함으로써, 순조로운 연구 진행 예상

l 분자영상 저변 확대

Ÿ 교육을 통한 분자영상 관련 전문 인력을 양성하여 국내 연구 환경 개선

Ÿ 동물/분자영상을 이용한 연구 결과가 많아질수록 더 많은 연구자들이 동물영상 관련 연구

를 진행하게 될 것으로 예상됨

l 국립암센터의 연구 역량 강화

Ÿ 동물/분자영상이라는 새로운 연구 기법을 효과적으로 도입함으로써 국립암센터의 연구 역

량이 한층 강화될 것으로 예상됨

l 분자영상 분야에서의 기술적 우의 선점

Ÿ 첨단 영상법에 대한 꾸준한 연구와 타 기관과의 교류 및 협력으로 분자영상법 분야에서 기

술적 우의를 선점할 수 있을 것으로 예상됨

l 이행성 연구를 위한 기반 조성

Ÿ 분자영상 이행성 연구가 매우 용이하므로, 동물 분자영상의 연구 성과는 임상으로의 이행

가능성이 매우 높을 것으로 예상

l 추가 후속연구의 필요성

Ÿ 영상 연구에 대한 꾸준한 요구

Ÿ 고가 영상 장비의 지속적 유지 관리 필요

Ÿ 연구 역량 강화를 위한 최신 영상법 구현 필요

Ÿ 장비 운영 인력의 교육을 강화하여 고급 인력, 신규 인력 양성 필요

Ÿ 장비 이용률 증대 위한 노력 필요

6. 참고문헌

Intravoxel incoherent motion imaging using spin echoes. Magn Reson Med. 1991

Jun;19(2):221-7.

Effects of perfusion on diffusion changes in human brain tumors. J Magn Reson Imaging. 2013

Oct;38(4):868-75.

Sodium-23 magnetic resonance imaging has potential for improving penumbra detection but

not for estimating stroke onset time. J Cereb Blood Flow Metab. 2014 Oct 22.

Detection of ischemic penumbra using combined perfusion and T2* oxygen challenge imaging.

Int J Stroke. 2014 Jul 15.

A monopole/loop dual-tuned RF coil for ultrahigh field MRI. Quant Imaging Med Surg. 2014

Aug;4(4):225-31.

Quantitative sodium MR imaging of native versus transplanted kidneys using a dual-tuned

proton/sodium (1H/ 23Na) coil: initial experience. Eur Radiol. 2014 Jun;24(6):1320-6.

분자영상: 생명공학 및 의학적 응용. 안병철