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[별지 제5호 서식]

중소기업 기술혁신개발사업 최종보고서

업 체 명(주)세영엔디씨(Tel:02-462-8325)

주소133-110서울시 성동구 성수 1가 685-20성동-한양 벤처파크 202호

기술개발과 제 명

분야 : 전기 전자 의료기기CMOS 센서를 이용한 치과용 디지털 X-선 라디오그라피 시스템 개발(영문 : Development of Dental Digital X-ray Radiography System Based on the CMOS Image Sensor)

대 표 자 장 동 식

과제책임자 김 종 호

개발기간2001 년 8월 ～ 2002년 7월(총 12 개월)

위탁기관연세대학교 의과대학

진단방사선과계획대비목표달성도(%) 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100개 발 완 료 시 기 2002 년 7 월

중소기업기술혁신개발사업운용요령 제21조의 규정에 의하여 최종보고서를 제출합니다.

붙임 1. 중소기업 기술혁신개발사업 최종보고서 8부2. 개발사업비 집행내역보고서 8부3. 기술료 납부 동의서 2부

2002 년 9 월 25 일

주 관 기 업 : (주)세영엔디씨 (인)

대 표 자 : 장 동 식 (인)

중소기업청장 귀하

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중소기업 기술혁신개발사업

최종보고서

CMOS 센서를 이용한 치과용 디지털 X-선

라디오그라피 시스템 개발

2002 년 9 월 25 일

주 관 기 업 (주)세영엔디씨

개발참여기업 (주)세영엔디씨

위탁연구기관 연세대학교 의과대학 진단방사선과

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제 출 문

중소기업청장 귀하

본 보고서를 “CMOS 센서를 이용한 치과용 디지털 X-선 라디오 그라피 시스템 개

발”에 관한 중소기업 기술혁신개발사업 (개발기간 : 2001. 8. ~ 2002. 7.) 과제의

최종보고서로 제출합니다.

2002 년 9 월 25 일

주관기업 : (주)세영엔디씨

과제책임자 : 김 종 호

개발참여기업 : (주)세영엔디씨

위탁연구기관 : 연세대학교 의과대학

진단방사선과

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요 약 서 (초 록)

과제명

CMOS 센서를 이용한 치과용 디지털 X-선 라디오그라피 시스템

개발

(영문 : Development of Dental Digital X-ray Radiography

System Based on the CMOS Image Sensor)

주관기업 (주)세영엔디씨 총괄책임자 김 종 호

개발기간 2001. 8. ~ 2002. 7. (총 12 개월)

총개발사업비

(천원)

정부출연금 75,000 천원총개발

사업비106,675 천원

기업부담금현금 17,038 천원

현물 14,637 천원

위탁연구기관

개발참여기업

연세대학교 의과대학 진단방사선과

(주)세영엔디씨

주요기술용어

(6~10개)

CMOS 센서, X-선 영상 검출, 디지털 라디오그라피, 영상신호 처

리, USB 인터페이스, GUI 소프트웨어, 환자 DB

1. 기술개발목표

본 연구의 최종 목표는 실시간 고해상도 X-선 영상 신호의 검출 및 디지털 신호

처리기술 개발의 일환으로 치과용 디지털 X-선 검출장치와 이를 사용한 치과용

디지털 라디오그라피 시스템 개발(고해상도 치과용 X-선 검출부, 검출부readout

회로, USB 영상 획득 및 전후처리 소프트웨어 포함)이다.

2. 기술개발의 목적 및 중요성

가. X-선 디지털 영상 진단기기 제작기술 확보

나. CMOS를 이용한 고성능 저가 치과용 디지털 라디오그라피 시스템 개발

다. 필름에 비해 X-선에 민감하므로 환자의 방사선 피폭 저감 효과

라. 필름영상을 대신하여 대국민 의료 서비스 질적 향상

3. 기술개발의 내용 및 범위

가. CMOS를 이용한 고해상도 X-선 검출부 설계 ․ 제작

나. 환자 및 사용자의 편리성을 고려한 시스템 겐트리 디자인

다. 영상신호처리 보드 및 USB 컴퓨터 인터페이지 제작

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라. 획득 영상 전후처리 프로그램 개발

마. 영상 진단정보 구현 및 환자 Data Base 프로그램 개발

바. 제작 시스템 물리적 특성 평가 및 임상 적용 가능성 평가

사. 치과용 디지털 라디오그라피 시스템 사업화

4. 기술개발 결과

가. 세계적 제품들의 기술적 동향과 요소 파악 분석을 통한 개발 제품 설계

나. CMOS 칩을 이용한 고해상도 X-선 영상 검출부 개발

다. X-선 검출 신호처리 및 USB 인터페이스 장치 개발

라. 영상 구현 소프트웨어 및 환자 Data Base 프로그램 개발

마. 시스템 이동 편리성을 위한 Mobile Cart 제작

바. 연구 개발 관련 국내 ․ 외 학회 발표

(1) “CMOS 센서를 이용한 치과용 디지털 래디오그래피 시스템 개발” 2002년 5

월 춘계 대한의용생체공학회, 전남대학교

(2) “Development and Evaluation of Physical properties for Digital intra-oral

Radiographic System " 2002년 IEEE Medical Imaging Conference, U.S.A.

사. 한국식품의약품안전청(KFDA) 기준 및 시험방법 적합 확인 획득

아. “Orad” 치과용 디지털 라디오그라피 시스템 특허청 상표 출원

5. 기대효과

가. 고부가가치 X-선 영상 진단기 국산화 기반 구축

나. 국내 치과 시장은 물론, 세계적 가치 인정

다. 개발된 고성능 디지털 라디오그라피 시스템은 치과에서 일반 환자임상 뿐 아

니라 다른 연구목적에도 활용 가능

라. 연구결과 활용을 통해 직접적으로 종래의 치과 방사선학 영상의 질 향상으로

진단 범위 확장

마. 고성능 저가 의료기기 생산으로 양질의 의료 서비스 가능

바. 산학, 병원-기업 간의 공동연구개발 성공으로 각 분야에서 축적된 기술을 이

용한 차세대 유망사업 창출

사. 장비 국산화를 통한 외화 낭비 절감 및 기술자립을 통한 고가 의료장비 유지

보수 비용 절감

아. 순수 국내기술에 의한 첨단 시스템 개발로 방사선 및 원자력의 평화적 이용

홍보 효과 와 국민 이해도 증진

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목 차

제 1 장 서 론

제 1 절 연구개발 개요

제 2 절 연구개발 필요성

제 3 절 기존 기술 문제 점 및 개선방안

제 4 절 기대 효과

제 2 장. 국내 ㆍ 외 기술개발 현황

제 1 절 국내 ㆍ 외 기술개발 현황

제 2 절 연구결과가 국내 ㆍ 외 기술개발 현황에서 차지하는 위치

제 3 장. 연구개발 수행 내용 및 결과

제 1 절 연구개발 내용

제 2 절 연구결과

제 4 장. 연구개발 달성도 및 대외기여도

제 1 절 연구개발 달성도

제 2 절 대외기여도

제 5 장. 연구개발 결과 활용계획

제 1 절 추가연구 필요성

제 2 절 기업화 추진방안

제 6 장. 참고 문헌

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제 1 장 서 론

제 1 절 연구 개발 개요

1. 방사선을 이용한 치과용 진단 장비는 Film Screen X-선 시스템 과 DR(Digital

Radiography) 시스템으로 나눌 수 있다. 이 두 가지 시스템은 X-선 발생장치와 투

과된 X-선을 검출하는 검출기(Detector), 최종적으로 획득된 영상을 구현하는 표시

장치 등으로 이루어져 있으며 기능적인 면에서 서로 같다. 하지만 실제적으로는 매

우 다른 특성을 가지며 디지털 X-선 시스템은 Film에 비해 매우 효율적인 면을 가

지고 있다.

2. Film 시스템은 검출기능과 표시기능을 동일하게 사용하고 있는 반면 디지털 시

스템은 두 기능을 각각 분리하여 처리하고 있고, 획득된 영상정보가 전자는 아날로

그 방식인데 비하여 후자는 디지털 방식으로 처리되며, 또한 이로 인해 여러 가지

효과적인 기능을 얻을 수 있다. 디지털 방식으로 처리됨으로 다양한 소프트웨어 필

터나 영상처리 알고리즘을 획득된 영상정보에 적용함으로써 고화질의 정보를 얻을

수 있고 필름을 저장 보관하기 어렵다는 단점을 컴퓨터를 통해 효과적으로 정보를

저장할 수 있으며 네트워크를 통해 영상정보의 손실 없이 데이터를 전송할 수 있어

효율적인 진단이 가능하다.

3. 디지털 시스템에서는 검출기의 감도를 별도로 조정할 수 있으므로 적은 방사선

을 가지고도 고화질의 영상을 얻을 수 있어 환자에 대한 방사선 피폭량을 감소시켜

보다 안전한 시스템이라고 할 수 있다. 그러나 필름 방식은 촬영 후 영상의 화질의

조절 및 개선 방법이 없어 재 촬영의 경우가 있고, 필름을 저장 할 방대한 공간이

필요하다는 단점을 가지고 있다.

4. 이중 본 과제에서 개발한 시스템은 CMOS를 이용한 직접 센서 방식으로 X선이

얇은 형광 스크린에 입사하여 빛으로 변환되고 고해상도 CMOS 센서로 전달되어

전기신호로 바뀐다. 이러한 아날로그 영상 신호는 PCI 보드에 의해 디지털화되어

컴퓨터에서 실시간으로 표시되고 저장된다.

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그림1. CMOS X-선 디지털 라디오그라피 시스템 도식도

그림 2. 기기개발을 위한 관련기술 및 주변기술

제 2 절 연구 개발 필요성

1. 국가 경제 성장에 따른 국민 생활수준의 향상으로 건강에 대한 욕구가 커지고

의료기기의 수요 변화와 더불어 의료 서비스의 질적 향상이 강력히 요구 되고 있

다. 이러한 추세에 의한 수요 증대에 대처하기 위해 의료기관에서는 첨단 의료장비

의 대부분을 수입에 의존하게 되었다. 그러나 그동안 수입에 의존했던 고가의 첨단

의료장비에 대해 수입 제한을 통한 정부의 외화 절약과 의료기관 간의 과다경쟁 방

지 등으로 의료기기 국산화 시책은 의료기기 산업의 성장을 촉진하는 계기가 되고

있다.

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2. 앞으로 고령화 사회의 도래, 복지사회의 지향, 그리고 정보화 사회로 진전함에

따라 의료시장이 지속적으로 증대되고 가격의 탄력성이 높아 기술의 신뢰성 및 안

정성만 보장되면 수출산업화가 유망한 산업이며, 고도의 연구 및 기술집약 산업으

로서 부가가치가 높고 에너지 사용이 적은 비 공해 산업인 관계로 보존 자원은 빈

약하나 비교 우위의 우수한 잠재인력을 갖고 있는 우리 산업여건에 이상적으로 부

합되는 전략 산업이다.

3. 특히 치과용 방사선 디지털 영상 진단기는 의료기기 시장에서 높은 비중을 차지

하고 있으며 첨단 기술력을 요하며 고부가가치를 올릴 수 있는 산업인 만큼 경제적

ㆍ 정책적 ㆍ 기술적인 요소를 고루 갖추고 있는 장비이다.

4. 현재 치과에서 가장 많이 사용되는 X-선 영상 진단기기는 방사선 조사량, 필름

의 현상 및 보관 차원에서 여러 가지 문제점을 가지고 있음에도 불구하고 현재까지

도 치과 진단기기 중 기본이 되는 장비이다.

5. 따라서 디지털 X-선 영상 진단기기의 개발은 이와 같은 문제점들을 크게 개선

할 수 있는 장점이 있으므로 각종 자료를 수집 ․ 비교 ․ 분석하여 현실에 최적인 모

형을 제시하는 것이 요구되어지며 개발 후 효과적이고 정확한 진단으로 국민에 대

한 의료 혜택의 질을 한층 더 높일 수 있을 뿐만 아니라 무역의존도가 높은 의료기

기 시장의 무역수지 개선에도 크게 기여 할 수 있을 것이다.

6. 그러므로 사전에 치과용 디지털 X-선 영상 진단기기의 국내외 시장과 기술 선

진국의 기술적인 동향, 그리고 국내외 기술적인 수준의 비교가 필요하며, 치과용

디지털 X-선 영상 진단기기의 기술동향 및 수요에 대한 예측이 필요하다. 또한 기

존의 개발된 사업과 연계하여 국제화 ㆍ 정보화 ㆍ 개방화시대를 맞이하여 국가 경

쟁력 배양을 위해 중소기업에 적합한 개발 및 학계와의 역할 분담이 되어야 한다.

7. 따라서 본 기획사업을 통하여 이러한 요구에 부합되는 시스템의 모형을 제시하

였고 공동연구사업기반을 조성하여 핵심기술개발을 추진함으로서 국내 수요는 물론

해외 수출 전략 상품화 개발을 수립하였다.

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제 3 절 기존 기술 문제점 및 개선방안

1. 앞서 기술한 것처럼, 방사선을 이용한 치과용 진단 장비는 필름을 이용한 시스

템과 디지털 센서를 사용한 시스템으로 나눌 수 있다. 이 두 가지 시스템은 X-선을

통해 획득한 영상을 표시해주기 위한 표시장치가 기능적으로는 유사하지만 근본적

으로 매우 다른 특성을 가진다.

2. 디지털 방식의 래디오그래피 시스템으로 다양한 검출센서 개발과 신호처리 방법

들이 개발 중에 있다. 그러나 그러한 방법 중 실제 실용화에 성공한 기술은 a-Se,

Csl-TFT, CCD, CMOS 등 몇가지 정도이다.

3. 이 중 a-Se의 경우는 분해능이 좋아 영상질은 매우 뛰어나나, 고전압을 공급해

야하고 매우 고가이며 대량 생산이 어려운 단점을 가지고 있다. 또한 온도에 민감

하여 안정성이 떨어진다. Csl-TFT는 역시 분해능이 좋고, 영상질이 우수하며, 고전

압도 필요없으나 고가이고 대량생산이 어려우며 온도에 매우 불안정한 특성이 있

다.

4. 이에 반해 CCD, CMOS 등은 분해능 측면에선 위의 센서들에 비해 다소 떨어지

는 단점은 있지만 상대적으로 고전압이 필요없으며, 온도에도 안정성이 있고, 대량

생산도 가능하며, 비교적 저가에 속한다. 영상질 측면에서도 기존 필름에 비해 우

수하여 충분히 임상에서 적용이 가능한 것으로 알려져 있다.

5. 이러한 센서의 선택과 더불어 매우 미세한 전기 영상신호처리 보드와 영상 구

현 소프트웨어 개발은 다소 뒤쳐져 있는 국내 의료기기 산업체의 기술력 향상에 커

다란 활력소가 될 것으로 기대한다.

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제 4 절 기대 효과

1. 기술적인 측면

가. 대부분의 핵심 첨단기술은 일부 선진국 연구소 및 업체에 점유되어 있어 시장

진입을 위해서는 많은 로얄티를 지불해야하므로 첨단 기술의 자체개발이 시급한 실

정이다. 따라서 디지털 X-선 영삼 진단기기 개발은 여러 분야가 관련되는 복합적

ㆍ 유기적인 종합기술로 공학과 의학전반에 광범위한 파급효과를 가져올 수 있다.

또한 핵심기술개발을 통하여 국제적인 기술수준의 증대와 기술주권을 확보할 수 있

다.

나. 디지털 라디오그라피 시스템 관련 산업은 두뇌 집약적 고부가가치 산업으로 소

량 다품종 개발, 생산 형태의 중소기업에 적합한 산업형태이므로 기술경쟁력이 아

직 약한 국내 관련생산업체의 국가경쟁력을 향상시킴으로서 국내 중소기업의 활성

화를 기대할 수 있다.

다. 실시간 디지털 라디오그라피 시스템 개발은 보존자원은 부족하나 높은 수준의

연구 인력이 많은 우리나라 현실에 적합한 기술이므로 의학기술의 세계적인 위상을

정립할 수 있고, 국내에서 취약한 기반기술(검출기 및 영상처리기술)을 확보함으로

써 다른 영상진단장비 뿐 만 아니라 거의 대부분을 수입하거나 조립하는 정도의 수

준인 공업용 기기(비파괴검사, 공항 및 세관에서의 검색대 등)의 국산화를 기대할

수 있을 것이다.

라. 이밖에도 실시간 디지털 라디오그라피 시스템의 핵심부품인 검출기의 개발은

의료분야 외에도 고에너지 검출기로서도 이용이 가능하며, 천연자원 개발, 가속기

분야, Bomb Detection등 많은 응용성을 갖고 있어 연구 효과가 매우 높다.

마. 의료영상에 대한 국내의 알고리즘 및 소프트웨어 기술이 향상될 것이다.

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2. 경제적인 측면

가. 현재 사용되고 있는 의료 진단장비와 재료의 약 70%가 수입에 의존하고 있는

실정이고, 소득증대에 따른 경제 수준의 향상으로 양질의 의료서비스가 요구됨에

따라 고가의 수입의료기기를 선호하는 편이다. 또한 영상진단기분야에서는 아날로

그방식에서 점차 디지털방식으로 변화하는 추세이며, 기존의 장비는 film/screen방

식의 아날로그 방식이므로 디지털 X-선 영상진단기의 수요 증대를 예측할 수 있다.

따라서 본 과제의 성공적 사업화는 진단용 영상기기 및 주요 핵심부품의 수입품목

중 약 60% 가량 정도를 수입대체 할 수 있을 것으로 예상된다.

나. 세계 전자의료기기장규모는 2000년에는 131억불, 2005년에는 343억불로 성장

할 것으로 예상하며 이에 따른 수출의 가능성이 높아질 것이다. 기기의 안정성과

저렴한 비용을 보장한다면 무한한 시장잠재력을 가진 중국 등 아시아 국가로의 수

출을 기대한다.

다. 의료기기 및 재료의 특성인 소량 다품종 생산으로 소수 대기업이 모든 의료기

기의 시장을 독과점하기 어렵고, 특정분야에 주력할 경우 특히 전자, 의학, 재료의

복합적인 첨단기술을 요하는 디지털 라디오그라피 시스템 개발은 특성상 높은 기술

력을 확보할 수 있고 세계시장에서의 영상진단기뿐 만 아니라 관련기기 산업 경쟁

력 확보도 가능하다.

라. 기존의 진단기기와는 달리 방사선의 양을 줄이면서 고화질의 영상을 얻을 수

있으므로 정확한 결과를 보장하고 진단에 대한 향상된 서비스를 제공할 수 있으므

로 경제적 의미에서 새로운 수요를 유발할 수 있다. 앞으로 병소의 조기발견 및 치

료의 중요성이 더욱 강조되어질 것이므로 현재 예측치 이상의 수요발생을 예상한

다.

3. 국민 의료증진 측면

가. 디지털 라디오그라피 시스템은 기존의 방식에 비해 방사선 조사량을 현격하게

줄일 수 있고 보다 더 정확한 진단영상을 얻을 수 있으므로 이러한 첨단장비의 합

리적인 체계구축을 통하여 질병의 조기발견을 실현할 수 있다.

나. 첨단 진단장비의 국산화로 국민의 세금의 부담을 줄일 수 있으므로 의료 보험

적용 및 보다 많은 의료 수혜의 혜택을 누릴 수 있으며, 따라서 국민 수명연장 및

국민 삶의 질 향상을 기대할 수 있다.

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다. 의료정보의 디지털화로 인하여 영상의 데이터 베이스 구축이 가능하므로 효율

적인 국민건강관리 및 의료정보의 효율적이고 경제적인 저장, 관리 및 전송, 공해

물질 배출감소와 의료자료 경량화, 촬영의 실패로 인한 중복진료의 불편함과 이에

따른 경제력 낭비를 방지할 수 있다.

라. 방사선 및 원자력의 평화적 이용 홍보 효과 및 국민의 이해도 증진에 기여할

수 있다.

4. 사회적 기대효과

가. 고정밀, 고성능의 디지털 라디오그라피 시스템은 현재 부진한 의료기기 전반의

기술발전에 좋은 전기를 마련하는 계기가 될 것이다. 시스템의 고성능화에 따른 의

료진단의 간소화, 업무의 편리성 향상, 효과적인 진단체계의 확립, 경제성 향상은

물론 고신뢰성에 따른 진단의 정확성 향상, 국민에 대한 양질의 서비스 제공 등이

가능하다.

나. 현재 절대적으로 취약한 의료기기 분야의 Infra structure의 확립으로 의료기기

산업의 문제점이 되고 있는 기술력. 마케팅 부족 등을 제거하는 등 산업전반의 발

전을 도모할 것이며, 의료기기에 대한 불안심리를 제거하여 신뢰감을 얻을 수 있는

투자 외적인 효과도 기대할 수 있다.

다. 디지털 라디오그라피 시스템은 기존의 필름방식에 비해 여러 가지 측면에서 우

수한 특성을 가짐으로서 기존 X-선의 피폭 선량이 감소되며, 필름보관, 현상액 처

리, 필름 유지관리 등에 소요되던 비용을 절감할 수 있다.

라. 디지털 라디오그라피 시스템의 우수한 특성을 유용하게 활용하고 합리적인 적

용기술이 확립된다면, 편리하고 간소한 진단체계와 고품질의 의료서비스 제공 등

사회적 요구에 충분히 대응할 수 있을 것이다.

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제 2 장 국내 ㆍ 외 기술개발 현황

제 1 절 국내 ㆍ 외 기술개발 현황

1. 치과용 디지털 래디오그래피 시스템은 1989년 프랑스에서 처음으로 CCD 칩을

이용하여 개발되었다. 다음 표 1에 나타낸 바와 같이 치과용 디지털 X-선 영상 시

스템은 17개 정도의 외국회사가 연구 개발하여 제작 및 판매하고 있고 국내에서는

활발히 연구가 진행 중에 있으나 제품화는 미비한 상태이다. 국외에서 제작된 제품

의 특성은 X-선 검출 센서로 대부분 CCD 칩을 사용하고 있다.

표 1. 치과용 디지털 X-선 영상 시스템 개발 현황

Name Company Detector

CDR Schick CCD

CD-Dent DigiDent PSP

Combi-X DigiDent PSP

CygunsRay2 Cyguns Imaging CCD

DenOptix Gendex PSP

DenOptix Ceph Gendex PSP

DentalEye Full- X Radco CCD

DEXIS Medizin Rechner CCD

Digora Soredex PSP

Dixi Planmeca Group CCD

Dixsy Villa Sistemi Medicali CCD

FliOX X-ray Fimet CCD

Intrascan W Planmeca Group PSP

MPDx Dental/Medical Diagnosic System Inc. CCD

Multiscan Planmeca Group PSP

SIDEXIS Sirona CCD

SIGMA Instrumentarium Imaging CCD

NI-DX Densply New Image CCD

RVG Trophy CCD

Sen-A Ray 2000 Dent-X CCD

VistaRay Duerr CCD

Visulix Gendex CCD

22 kinds of sensor by 17 Companies

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2. 이러한 섬광 스크린과 CCD를 이용한 디지털 X-선 영상 시스템 외에도 앞서 기

술한 바와 같이 a-Se, Csl-TFT 등의 기술을 이용한 방법도 많이 적용되어 상용화

되고 있다.

3. 과거에는 CMOS 센서를 이용한 방법이 a-Se, Csl-TFT, CCD 센서를 이용한 방

법에 비해 영상의 질이 떨어졌으나 최근에는 CMOS 기술이 빠르게 발전하여 위의

센서들에 비해 해상도가 향상되고 있고, 또한 비용 측면에서도 저렴하고 충격에 강

하여 여러 분야에 널리 사용되고 있다.

4. 본 연구를 통해 국내에서는 처음으로 CMOS 칩을 이용한 치과용 디지털 라디오

그라피 시스템이 개발된 것이며, 이 연구 결과는 국내 디지털 라디오그라피 기술

수준을 한 단계 올려놓을 것으로 기대된다.

제 2 절 연구결과가 국내 ㆍ 외 기술개발 현황에서 차지하는 위치

1. 이 연구 결과는 국내에서 처음으로 CMOS 칩을 치과용 디지털 라디오그라피 시

스템에 도입하여 제품화를 눈앞에 둔 실용적 성과로서 중대한 가치가 있다고 생각

한다. 이 결과는 향후 디지털 라디오그라피 개발 연구에 커다란 영향을 미칠 것이

며, 많은 부분을 수입에 의존하고 있는 국내 방사선 영상 의료 기기 분야의 국산화

를 촉진 할 것으로 기대된다. 또한 방사선 검출소자 응용 기술과 시스템 설계기술

분야의 미세 제어 및 회로설계 분야에도 상당한 영향을 미칠 것으로 예상된다.

2. 외국의 경우, 치과용 디지털 라디오그라피는 기 개발된 상태에서 별다른 성능

향상을 보이지 않고 있다. 따라서 이 연구 결과는 향후 새로운 제품 경쟁력을 일으

켜 좀더 편리성을 고려한 첨단 제품 개발을 촉진할 것으로 기대된다.

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제 3 장 연구개발 수행 내용 및 결과

제 1 절 연구개발 내용

1. 본 과제는 CMOS를 이용한 고해상도 X-선 검출부 제작, 환자 및 사용자의 편리

성을 고려한 시스템 디자인, 영상신호처리 보드 및 USB 컴퓨터 인터페이스 제작,

진단정보 구현 및 환자 Data Base 구축을 위한 소프트웨어 부분으로 나누어 진행

하였으며, 제작된 시스템의 정성적, 정량적인 성능을 평가 하였다.

그림 3. 시스템 구성도

2. 현재 상용화된 치과용 X-선 디지털 영상획득 시스템의 세계적 제품들의 기술적

동향과 요소를 파악 분석하였고, 치과용 디지털 라디오그라피 시스템 개발 업체 중

세계 최초 개발로 가장 대표적 업체인 프랑스 Trophy Radiologie사의 RVG™ 시스

템을 Grid phantom을 이용하여 공간 분해능, 민감도, 정량 분석 등의 성능을 평가

하여 본 연구에서 고유모델을 디자인하는데 참조하였다.

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그림 4. 프랑스 Trophy Radiologie사의 RVG™ 시스템 성능평가

그림5. GRID 팬텀을 이용한 RVG™ 시스템 공간분해능 측정

그림 6. 저에너지 X-선에 따른 영상 해상도 변화 측정

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표 2. 기존 주요제품의 기술 사양

제조사 Sensor Active Area(mm²) Spatial Res.(Ip/mm) PC Interface

Schick CMOS conventional 12 USB port

Fimet CCD 20 x 30 20 USB port

Duerr CCD conventional Printer port

Gendex CCD 20x30 USB port

Soredex IP conventional 8 PCI slot

Planmeca CCD conventional 13

Dent-X CCD 17 x 27 10

Sirona CCD 26 x 34 PCI slot

Imaging CCD 26 x 34 USB port

4atov CCD conventional 10 PCI slot

Hamamatsu CCD conventional 20 SCSI slot

표 3. 기존 제품에 사용하고 있는 섬광 스크린의 물리적 특성

3. 섬광 스크린/CMOS 칩을 이용해 고해상도 X-선 검출부를 설계 및 제작하였다.

기존 치과용 디지털 영상 센서의 유용유효시야가 구내 치근단 필름에 비해 크기가

작아 촬영이 불편하다는 문제점을 보완하여 개발 센서의 유용유효시야를 대면적

(25x50 mm)으로 설계하였고, 공간분해능은 10 Ip/m, Dynamic Range는 4096으로

설정하였다. X-선에 민감하고 광 변환율이 우수하며 CMOS 칩의 가장 민감하게 반

응하는 파장(550 nm)과 거 의 일치하는 Gd₂O₂S(Tb) 섬광 스크린을 선택하였다.

기존 제품에 적용된 광센서는 작은 유용유효시야와 30만 화소의 저분해능 CCD 센

서를 대부분 이용하고 있으나, 이 연구에서는 두께(4 mm)가 얇고 대면적 유용유효

시야(25x50mm)를 가졌으며 52만 화소의 고분해능이 있는 CMOS 광센서를 적용하

였다. 외부 하우징은 인체에 무해하고 광센서가 충격에 약하다는 단점을 보완하여

외부 충격을 최대한 흡수할 수 있는 ABS 수지를 이용하였다.

- 19 -

그림 7. X-선 검출부 구성도

4. X-선 검출부 입 ㆍ 출력신호를 분석하여 영상 신호 증폭기 및 Read-out 회로

를 설계 제작하였다. 본 회로는 sensor Array에 서 나오는 출력신호를 증폭하는

high speed video 증폭기 와 AD converter, CPU를 이용한 Readout 회로처리 장

치를 포함한다.

가. X-선 검출부 입 ㆍ 출력신호 분석 및 Interface 회로 설계

그림 8. X-선 검출부 Timing Diagram

위의 Timing Diagram을 기초로 Interface 회로를 설계 하였다.

- 20 -

그림 9. X-선 검출부 Interface 회로도

OP Amp를 이용해 impedance matching pre-amplifier를 구현 하였다. OP Amp는

LOW POWER, HIGH SPEED, UNlTY GAIN Operational Amplifier이다.

OP Amp의 FEATURES:

(1) 120 MHz - 3 dB bandwidth

(2) Unity gain stable

(3) Low supply current - 5.2 mA at Vs = ± 15 V

(4) High slew rate = 325 V/ps

(5) Fast settling - 80 ns to 0.1% for a 10 V step

그림 10. OP Amp의 connection diagram

- 21 -

그림 11. 차동 증폭기와 비반전 증폭기 회로도

또다른 OP Amp를 이용하여 차동 증폭기와 비반전 증폭기를 설계하였다. 비반전

증폭기의 증폭률은 가변저항을 이용하여 조절할 수 있게 하였다. 본 회로에서는 Av

증폭률을 갖도록 조정하였다.

OP Amp의 FEATURES:

(1) LOW-NOISE JFET-INPUT Operational Amplifier

(2) High Slow Rate 13 V/㎲ (typ)

(3) Low Total Harmonic Distortion 0.003% (typ)

나. AD converting 회로 설계

그림 12. AD 변환기의 converting timing diagram

회로에 사용한 AD 변환기의 converting timing이다. conversion time tc는 15μ정

도의 값을 갖는다.

- 22 -

AD 변환기의 FEATURES:

(1) 12 bit A/D converter with Reference and Clock

(2) Guaranteed Linearity over temperature 0℃ to + 70℃

(3) No missing code over temperature

(4) 35μs maximum conversion time

표 4. AD 변환기의 linearity error와 resolution에 관한 도표

NOTES

'X = Package designator. Available packager are: D(D-28) for all

grades. E(E-28A) for J and K grades and /883B processed S. T

and U grades. N(N-28) for J. K, and L grades. P(P-28A) for PLCC

in J. K grades. Example:AD574AKN is K grade in plasnc DIP. :For

details on grade and package offerings scceened in accordance

with MII. STD-883, refer to Analog Producis Databook

본 개발에서 선택한 AD 변환기는 11bit의 no missing code를 가지고 있다.

conversion time은 maximum 35μs이지만, 일상적으로 15μs 정도에서 converting

이 종료된다.

다. 영상 저장 및 전송 회로의 설계

그림 13. 89C52 CPU를 통한 DATA 저장 회로도

- 23 -

다음 그림 14는 AD converter를 통해서 들어온 8bit 영상 DATA를 CPU에서 처리

하여 LOW POWER CMOS RAM에 저장하는 회로도이다.

그림 14. bank select를 하기 위한 회로 설계

CPU의 부족한 ADDRESS bus 수 때문에 CMOS RAM을 이용해 512 kbyte ram의

저장 영역을 16개의 bank로 나누어 select하는 방식을 취했다. 여기서 사용한

CMOS RAM는 non inverting D Flip-Flop이다.

CPU의 FEATURES:

(1) 8 kbytes의 In-system Re-programmable Flash memory

(2) 32 Programmable I/O lines

(3) 3개의 16bit timer/counter

(4) 22.1284 MHz의 system clock

(5) low power consumption, idle mode와 power down mode

CMOS RAM의 FEATURES:

(1) POWER dissipation - 1.0 W

(2) standby current - 100 μA

(3) ram operation speed - 70 ns

다음 표 5는 본 개발에 사용한 CMOS RAM의 read/write 시간에 관한 정보를 나타

내었다.

- 24 -

표 5. CMOS RAM의 READ/WRITE time

그림 15. ram read/write cycle timing chart

- 25 -

* 1개의 data를 write하는 데 걸리는 시간 - minimum 70 ns

read하는 데 걸리는 시간 - minimum 70 ns

라. USB를 통한 영상 DATA의 PC 전송

아래 그림 16은 CPU를 통해 CMOS RAM에 저장된 영상 DATA를 불러서, USB

DEVICE를 이용, PC로 전송하는 회로도이다.

USB DRIVER CHIP의 FEATURES:

(1) 384 byte receive buffer/ 128 byte transmit buffer

(2) Full hardware assisted or X-on/X-off handshaking

(3) support for Event Characters and Line Break condition

(4) USB 1.1 specification

(5) 4.4-5.25V single supply operation

(6) integrated 6MHz-48MHz Clock multiplier aids

(7) integrated 3.3V regulator

(8) USB VID, PID, Serial Number and Product description strings in external

E2PROM

그림 16. USB DRIVER CHIP의 PIN OUT

- 26 -

그림 17. USB DEVICE의 회로도

5. 사용자 편리성을 고려하여 이동이 용이한 Mobile Cart를 설계 ㆍ 제작하였다.

6. 제작한 치과용 디지털 라디오그라피 시스템의 성능 및 임상에서의 사용가능성을

평가하기 위해 X-선 Grid를 이용하여 기존 상용 제품과 공간 분해능을 비교하였고,

X-선 조사선량에 따른 민감도를 분석하였다.

가. X-선 조사 거리에 따른 대조도 정성 분석

(1) x-선 exposure condition : 60 kVp, 0.75 mAs

(2) Distance between X -ray generator and object

: 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40 cm

- 27 -

그림 18. Mobile Cart 설계도

- 28 -

나. Spatial Resolution 비교 측정

(1) X-ray exposure condition : 60 kVp, 2.5 mAs

(2) Distance between X-ray generator and object : 20 cm

다. X-선 조사 선량에 따른 민감도 측정

(1) X-ray exposure condition : 80 kVp, 0.45 ~ 2.7 mAs

(2) Distance between X-ray generator and object : 20 cm

7. 소프트웨어는 해부학적 진단 영상학적 특성과 상이한 치아, 치골, 잇몸 등 얼굴

과 두개골 부분의 세포학적 특성을 포함한 영상을 다루고 치과 임상의의 요구에 맞

도록 다양한 기능을 포함하고 있다. 본 연구에서 수행한 구체적인 소프트웨어 기능

에 대한 간단한 설명은 다음과 같다.

가. 파일 메뉴

(1) 데이터베이스 : 초기 화면에서 환자 데이터베이스를 여는 기능

(2) 클립보드 내용열기 : 클립보드 안의 내용을 연다.

(3) 열기 : DB와 연동하지 않고 직접 그림 파일을 여는 기능

(4) 닫기 : 활성화된 창을 닫는 기능

(5) 저장 : 현재의 그림 상태를 저장하는 기능

(6) 다른 이름으로 저장 : 활성화된 창을 다른 이름이나 속성으로 저장하는 기능

나. 편집 메뉴

(1) 실행취소 : 직전에 실행한 모든 수행을 취소하는 기능

(2) 를립보드에 복사 : 활성화 되었거나 일부 영역을 메모리에 올려 놓는 기능

(3) 클립보드로부터 붙여넣기 : 메모리에 올려져있는 내용을 불러 붙여 넣는 기능

- 29 -

(4) 영역선택 : 영역선택

(5) 잘라내기: 선택된 영역을 잘라내는 기능

(6) 복사본 만들기 : 메모리에 저장하고 새로운 창에 이미지를 띄운다.

다. 보기 메뉴

(1) 도구모음 : 위의 큰 아이콘을 나타내 주는 곳을 숨기거나 보이게 함

(2) 상태표시줄 : 프로그램의 맨 아랫부분을 숨기거나 보이게 함.

(3) 원래 크기로 보기 : 불러온 이미지를 원래 이미지의 크기대로 볼 수 있다.

(4) 확대 : 이미지를 각각 2배, 3배, 4배 확대해서 볼 수 있다.

(5) 축소 : 마찬가지로 이미지를 각 2배, 3배, 4배 축소된 이미지를 보여줄 수 있

다.

라. 창 메뉴

(1) 다음 창 : 다른 창을 활성화합

(2) 계단식: 보조창을 계단식으로 정렬

(3) 바둑판식: 보조창을 바둑판식으로 정렬.

(4) 도구모음 : 위의 큰 아이콘을 나타내 주는 곳을 숨기거나 보이게 함

- 30 -

마. 레코드 메뉴

(1) 첫째 레코드 : 가장 첫 번째 저장된 환자의 DB를 화면에 나타낼 때

(2) 이전 레코드 : 현재 선택된 환자의 DB에서 한 단계 이전의 레코드값을 화면에

나타낼 때

(3) 다음 레코드 : 현재 선택된 환자의 DB에서 한 단계 이후의 레코드값을 화면에

나타낼 때

(4) 마지막 레코드 : 가장 마지막에 저장된 환자의 DB를 화면에 나타낼 때.

(5) 신규 : 새로운 환자를 입력할 때

(6) 수정 : 환자 정보를 수정할 때

(7) 삭제 : 입력된 환자를 삭제할 때

(8) 검색 : 환자 검색을 할 때

바. 도구모음

(1) 밝기조절 : ▷ 반전 : 이미지의 명암을 반전시킨다. ▷ 밝게하기 : 이미지 전체

를 밝게 만든다. ▷ 어둡게 하기 : 이미지 전체를 어둡게 한다. ▷ 콘트라스트 증가

: 대조도를 증가시킨다. ▷ 콘트라스트 감소 : 대조도를 감소 시킨다.

(2) 필터링 : ▷ 부드럽게 하기 : 이미지를 블러링 시킨다. ▷날카롭게 하기 : 이미

지를 날카롭게 만든다. ▷ 경계선 추출 : 이미지의 경계선만 추출한다. ▷ 엠보싱

효과 : 이미지가 도드라져 보임

(3) 회전 : 이미지를 좌우상하, 플립 등 각도 변화를 줄 수 있다.

- 31 -

제 2 절 연구 결과

1. Gd2O2S(Tb)/CMOS 칩을 이용해 고해상도 X-선 검출부를 제작하였다.

(a) CMOS + Cd2O2S(Tb) (b) ABS 외부 하우징 (c) 제작 후 모습

그림 19. 제작된 X-선 검출 센서

완성된 X-선 검출센서의 특성은 다음과 같다:

가. Active area : 25 by 50 ㎟

나. Pixel No. : 524,288

다. Pixel Size : 0.048 by 0.048 ㎟

라. Thickness : 7.0 mm

마. Frame rate : 4.5 fps

2. 그림 20(a)는 제작한 X-선 검출부의 입 ㆍ 출력신호에 대한 Timing Diagram이

며, 여기서 아날로그 영상 출력신호가 0.7 Volt의 미약한 크기로 출력된다. 이러한

신호를 임피던스 매칭과 증폭과정을 거치고 디지털 신호로 변환한 후 USB를 이용

해 PC로 인터페이스하였다. 그림 20(b)는 신호 처리장치의 영상 왜곡 현상을 방지

하고 신호 획득 시간을 단축하는 등 신호처리 속도 향상을 고려하여 개발하였다.

- 32 -

(a) (b)

그림 20. X-선 검출부 입 ㆍ 출력 신호(a) 및 영상처리장치 보드(b)

가. 개발된 영상처리장치 사양

(1) 영상 데이터 : 12 bit

(2) 영상 값 : 0 ~ 4096 gray code 값으로 인식할 수 있다. 1개의 명령을

(3) 명령 수행 시간 : 12 cycle (약 0.6 μs)

(4) PC와의 DATA 통신 속도 : 115,200 bps

나. PC Interface는 USB 1.1 사양을 만족하는 USB 통신을 이용하였다. PC와의 통

신에서 USB를 구현하면서 아래와 같은 이득을 얻게 되었다.

(1) 주변 장치 연결의 편리성

(2) plug and play 지원

(3) hot plugging 지원

(4) IRQ(자원 배분)의 효율적 사용

(5) 낮은 전력 공급

그림 21. 개발된 영상처리장치

- 33 -

3. 사용자 편리성과 효율성을 고려하여 이동이 편한 Mobile Cart를 제작하였다.

(a) 전면부 (b) 후면부

(c) 우측면부 (d) 좌측면부

그림 22. 개발한 치과용 디지털 라디오그라피 시스템의 각도에 따른 모습

- 34 -

4. 임상 환경에서 최적 거리를 산출하기 위해 기존 제품을 이용해 X-선 조사거리

에 따른 대조도를 정성적으로 분석하였다. 그림 23와 같이 X-선 조사부로부터 X-

선 검출부까지의 거리가 25 cm일 때 가장 대조도가 우수한 것으로 나타났다.

(a) 10 ㎝ (b) 15 ㎝ (c) 20 ㎝ (d) 25 ㎝

(e) 30 ㎝ (f) 35 ㎝ (g) 40 ㎝

그림 23. X-선 조사 거리에 따른 대조도 정성 분석

5. 제작한 시스템의 성능 및 임상에서의 사용가능성을 평가하기 위해 기존 상용 제

품과 공간 분해능과 X-선 조사선량에 따른 민감도를 분석하였다.

가. 공간 분해능 비교 측정 결과

(1) 그림 24와 같이 CCD 칩을 이용한 기존 상용 제품의 공간 분해능은 약 8.2

Ip/mm이고, 본 연구에서 개발한 제품의 공간 분해능은 7.5 Ip/mm 로 측정되었다.

나. X-선 조사선량에 따른 민감도 측정 결과

(1) 제작 제품의 X-선 조사선량에 따른 민감도는 그림 25와 같이 0.356 Mean

Pixel Value/mR으로 분석되었다.

- 35 -

(a) 기존 상용 제품 MTF (Modulation Transfer Function)

(b) 개발 제품 MTF (Modulation Transfer Function)

그림 24. 공간 분해능 비교 평가

- 36 -

그림 25. x-선 조사선량에 따른 민감도 평가

5. 본 연구를 통해 제작한 치과용 디지털 라디오그래피 시스템으로 반도체 내부 영

상을 획득하였다.

그림 26. 제작한 시스템으로 획득된 X-선 영상

- 37 -

6. 소프트웨어는 다음과 같은 인터페이스로 구성되어 있다.

소프트웨어의 초기 화면 모습과 데이터베이스를 열게 되었을 때 나타나는 이미지이

다. 환자 정보와 환자의 영상 정보가 기록되어 있다.

- 38 -

더블클릭하면 다음과 같은 개별 이미지로 창에 뜨게된다. 이러한 창의 구조에서 환

자 이미지에 여러 가지 영상 기능을 구현 할 수 있다. 보이는 것은 반전의 예이다.

- 39 -

이런 기본 이미지에서 가장 오른쪽의 있는 이미지가 확대된 모습

- 40 -

확대된 이미지를 반전시킨 예와 가운데의 환자 이미지를 활성화 시킨 모습

- 41 -

오른쪽으로 회전시킨 이미지

이미지를 좌우로 뒤집은 모습

- 42 -

좌우 플립된 이미지

- 43 -

7. 개발된 제품의 사업화를 위해 식품의약품안전청에 의료용구 품목허가 관련기준

및 시험방법 적합성을 확인받았다.

[별지 제17호의3서식]

- 44 -

CMOS 센서를 이용한 치과용 디지털 래디오그래피 시스템

소수길, 김종호, 권영기, 장동식,*주관식,**홍순일,**정해조,**김희중

(주)세영엔디씨 부설방사선기술연구소 *명지대학교 물리학과 **연세대학교

방사선의학연구소

A Dental Digital Radiography System Using a CMOS Sensor

S.G. So. J.H. Kim. Y.G. Kwon. D.S. Jang. *K.S. Joo **S.I. Hong.

**H.J. Jung. **H.J. Kim

SeYoung NDC. Lid.. Institute of Radiation Technology. *Department of

Physics. Myongii University. **Research Institute of Radiological

Science. Yonsei University

국 문 초 록

기존 필름 방식에 비해 여러 가지 장점을 가지고 있는 직접 디지털 래디오그래피

시스템이 개발되어 치과용으로 활용되고 있다.

본 연구에서는 유효시야가 대면적(25 x 50 mm2)인 CMOS 영상 센서를 이용하여

치과용 디지털 래디오그래피 시스템을 제작하였다. 이 시스템은 크게 X-선 검출부

와 신호처리부 그리고 영상 표현 소프트웨어로 나누어지며, X-선 검출부는 CMOS

영상 센서와 Gd2O2S(Tb) 성광 스크린을 두께가 얇고 광투과율이 우수한 광학용

투명 테이프와 외부 충격을 막기 위해 ABS 수지를 이용하여 제작하였다. 또한, X-

선 검출 센서의 입 ㆍ 출력신호를 분석하여 영상 신호 증폭기 및 Read-out 회로와

ADC를 통한 PC 인터페이스부를 개발하였다. 제작한 디지털 래디오그래피 시스템

으로부터 초기 영상 획득에 성공하였으며, 시스템 공간 분해능은 막 7.5 Ip/mm이

고, 민감도는 0.356 mpv/mR으로 측정되었다.

이 연구를 통하여 고 분해능의 첨단 디지털 래디오그래피 시스템의 국산화와 실제

임상에서의 활용 가능성을 확인하였다.

* 본 연구는 2001년도 중소기업청 기술혁신개발사업과 (주)세영앤디씨 부설연구소

연구비의 보조로 이루어졌음.

* 주요단어 : 디지털 래디오그래피 시스템. CMOS 영상 센서, 섬광 스크린

- 45 -

3차원 자기공명 전류밀도 영상법의 수치적 해석

이병일1. 오석훈1. 우웅제1. 이수열1. 조민형1. 권오인2. 윤정록3. 서진근4

1경희대학교. 2건국대학교. 3알파아이.4연세대학교

Numerical Analysis of Three-Dimensional Magnetic Resonance

Current Density Imaging (MRCDI)

Byung II Lee1. Suk Hoon Oh1. Eung Je Woo1. Soo Yeal Lee1. Min

Hyoung Cho1. Chin kwon2, Jeong-Rock Yoon3. and Jin Keun Seo4

1kyung Hee University.2Konkuk University. 3 RPI. 4 Yonsei University

국 문 초 록

인체와 같이 전기적 전도도가 있는 물체에 전류를 주입하면, 전압과 전류밀도가 본

포가 형성된다. 물체내부의 전류밀도와 전선 흐르는 전류는 자장을 유기하여 자속

밀도 분포를 만들게 되고. 내부에 유기된 자속밀도는 자기공명 영상의 위상을 왜곡

시키게 된다. 자기공명 전류밀도 영상기술에서는 전류주입 자기공영 영상법을 이용

하여 내부의 지속밀도와 전류밀도 영상을 얻는다. 이러한 물체 내부의 자속밀도 및

전류밀도 영상은 물체 단면의 저항률 분포 영상복원에 사용된다. 본 논문에서는 전

류 인가에 의한 내부의 전압. 전류밀도 및 자속밀도를 수치적으로 계산하는 방법을

기술한다. 수치계산을 위해서는 유한요소법과 Biot-Savart 법칙을 사용하였다. 본

논문의 수치계산 기술은 전류밀도 측정과 저항률 영상 복원에 사용할 수 있다.

* 주요단어 : 자기공명 전류밀도 영상법. 자기공명 임피던스 단층촬영법, 전류밀도,

자속밀도. 유한요소법, Biot-Savart 법칙

- 46 -

■ Summary ■

Development and Evaluation of Physical properties for Digital intra-oral

Radiographic System

Soonil Hong1,2 Hee-Joung Kim1-3, Haijo Jung2,3, Kee-Deog kim4, Su-Gil

So⁵, Jong Ho Kim⁵, Hyung Sik Yoo2,3

1BK21 Project for Medical Sciences, ²Research Institute of Radiological

Science, 3Department of Radiology, Yonsei University College of Medicine,

⁴Department of Dental Radiology, College of Dentistry, Yonsei University, 134

Shinchon-dong, Seodaemoon-gu, Seoul 120-752, Korea, ⁵Institute for

Radiation Instrument, SeYoung NDC, Ltd.

INTRODUCTION: Diagnostic equipments using X-ray in intra-oral radiography

are classified into Film Screen systems and Digital Radiography systems.

These systems are the same in the functional aspect, but these two systems

are very different from each other in methods to acquire an image actually.

Digital radiographic systems have many benefits over a film method. As a

part of the development of a Dental Digital Radiographic (DDR) system using

a CCD sensor, we developed a software based on GUI to acquire and display

readily intra-oral images from prototype DDR system. The aim of this study

was to evaluate physical properties of the developed system and find what

needs to preprocessing to get an optimal image quality from the developed

software.

MATERIALS AND METHODS: Generated X-ray interacted with the phosphor

plate and produced visible light. The visible image from the phosphor plate

was transformed into electric signal by the CCD sensor. Electric signal

transformed to digital images from DDR system was acquired using computer

equipped with USB board. The distance between the X-ray tube and CCD

sensor was varied between 10-40 cm to be optimized for the image quality.

To compare the image quality according to dose variances, the phantom

image (80 kVp, 15 mA) was obtained at 0.03, 0.05, 0.07, 0.08, 0.10, 0.12,

0.14, 0.16, 0.18 and 0.2 sec of exposure time and yielded the coefficient of

variation (CV). The modulation transfer function (MTF) was yielded by fourier

transform of the line spread function (LSF) which was derivative of edge

spread function at the condition of 60 kVp and 1.25 mAs.

- 47 -

RESULTS: The most compatible contrast and distinctest focal point length is

20 cm. (Fig. 1.) The intensity mean value of pixels was irregular, but the

result of CV was under I percent error range.(Table. 1) The result of MTF

showed that the resolution of system was 2 line pair per mm.(Fig. 2.)

CONCLUSION: Prototype DDR system were sufficient to use in intra-oral

radiography in aspect of physical property even if pre-processing was not pe

κarmed. The measurement of another factor such as detected quantum

efficiency (DQE) and signal-to-noise ratio (SNR) should be necessary to

evaluate the physical properties of DDR system.

- 48 -

Fig. 1. CCD images variation by means of the distance between X-ray tube and

CCD sensor

(a) 10㎝ (b) 20㎝

(c) 30㎝ (d) 40㎝

Table 1. The difference of mean pixel depth (8 bit) and CV (%) according to

dose variance at 80 kVp, 15 mA

Fig. 2. The MTF of prototype intra-oral radiographic image.

It shows approximately 2 line paiηmm of resolution.

- 49 -

제 4 장 연구개발 달성도 및 대외기여도

제 1 절 연구개발 달성도

1. 현재 개발된 치과용 디지털 시스템 분석을 통한 국산 고유모델 디자인

---> 100% 달성

2. 고해상도 X-선 검출기 제작을 위한 섬광 스크린 + CMOS Array sensor 구축

---> 100% 달성

3. 섬광 스크린과 CMOS 영상 센서 배열의 X-선 특성 및 결합기술 연구

---> 100% 달성

4. 인체에 무해하고 고해상도 X-선 영상에 적합한 외부 하우징 개발

---> 100% 달성

5. CMOS 영상 센서 배열의 출력신호 증폭기 및 Read-out 회로 설계 및 제작

---> 95% 달성

6. A/D 변환기를 통한 디지털 신호전송을 위한 인터페이스 설계 및 제작

---> 97% 달성

7. 고속, 실시간 신호처리 분석을 위한 회로 설계 및 제작

---> 95% 달성

8. 개발 시스템 물리적 특성 및 성능 평가

---> 95% 달성

9. 치과용 디지털 라디오그라피 시스템의 하드웨어와 연동하는 GUI 구현

---> 97% 달성

10. Programming Language Tool을 사용하여 소프트웨어 구현

---> 97% 달성

11. 편리한 Dental X-선 사진 획득 및 관리를 위한 직관적인 인터페이스 구성

---> 95% 달성

- 50 -

12. 영상시스템 하드웨어와 통합 응용 프로그램 개발

---> 97% 달성

13. 획득한 영상의 다양한 변환과 처리 기능

---> 95% 달성

14 검사장비로부터 자동 data 입력, 화면배색, 조회 등과 같은 설정기능

---> 95% 달성

15. Dental Digitized Radiography Database 구축

---> 90% 달성

16. 다양한 Image Processing과 Data의 효과적인 관리 구현

---> 90% 달성

제 2 절 대외기여도

1. 기술적 측면

가. 방사선 영상 측정을 위한 전기 신호처리 기술 및 시제품 제작 능력 확보

나. 방사선 영상학 등 타 연구 응용 가능

다. 치과 방사선 영상 질 향상으로 진단 범위 확장

라. 산학, 병원-기업 간의 공동연구개발 성공으로 각 분야에서 축적된 기술을 이용

한 차세대 유망사업 창출

마. 기술자립을 통한 전문인력 배양

2. 경제 ㆍ 산업적 측면

가. 치과용 디지털 라디오그라피의 점진적 국산화 촉진.

나. 고성능 저가 제품 공급으로 양질의 의료 서비스 가능.

다. 내수 확보 및 수출 활성화를 통한 국가 외화절감.

라. 기술자립을 통한 장비의 유지보수 비용 절감.

마. 장비의 디지털화로 인하여 필름 비용 절감.

- 51 -

제 5 장 연구개발결과 활용계획

제 1 절 추가연구 필요성

1. 연구 개발된 장비의 제품화 관련 국내 ㆍ 외 학회 발표

2. 치과용 디지털 라디오그라피 시스템 최적화 연구

3. 저가, 고성능 시스템 개발을 위한 최적의 신호처리 시스템 디자인

4. 개발 시스템 임상 평가 및 추가 성능 평가

제 2 절 기업화 추진방안

1. 시스템 성능평가 및 임상 적용 평가와 기존 외국 제품과의 비교평가를 통하여

개발 제품의 우수성을 입증한다.

2. 개발제품의 카탈로그 및 매뉴얼을 작성한다.

3. 제품 품질관리 계획서 및 성적서를 상세하게 작성한다.

4. 보건복지부 식품의약품안전정으로부터 의료용구 제조 및 판매허가를 받는다.

5. ISO 9000 및 전기용품 안전 인증과 NT마크 획득을 위해 다각적으로 노력한다.

6. 의학관련 학술대회를 통하여 개발제품의 필요성과 우수성을 의료계에 널리 인식

시킨다.

7. 의료기기 기술연구소 및 의료용구 조합을 이용하여 개발된 제품의 홍보활동 과

국제시장으로의 수출활로를 모색한다.

8. 각종 의료전시회 (국산의료용구 전시회 및 국제의료기기전시회)를 통하여 개발

제품의 우수성을 홍보한다.

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제 6 장 참고 문헌

1. Thun-Szretter, K., Markiewicz, H., Czerwinski, K., “Digital X-ray Imaging

Systems in Dental Radiology", An Alternative to Intra-oral Radiography, Vol.

49, No. 8, pp. 579-585, 1996

2. Molteni, “Direct digital dental X-ray imaging with Visualix/VIXA", Oral

surgery, oral medicine and oral pathology, Vol. 76, No.2, pp. 235, 1993

3. Thun-Szretter, K. “X-ray examination in dental caries with special

consideration given to intra-oral digital radiography systems" Literature review,

Vol. 54, No. 3, pp. 195-203, 2001