1. 홈

상세조회

성과명한 장의 사진으로 뇌혈관 혈류 속도 측정한다

Single-shot temporal speckle correlation imaging using rolling shutter image sensors(Optica (IF: 10.644, 2021년 기준))

바이오인에서 원문보기 URL 공유하기
지원사업
신진연구사업
지원 기관
과학기술정보통신부
연구 기관
연세대학교
연구자
이승아, 이창윤, 정재우, 정의헌
발표일
2022-10-31
조회수
189

한 장의 사진으로 뇌혈관 혈류 속도 측정한다


저비용, 정량적 측정 가능해져 뇌혈관 질환 응용 기대



개요

한국연구재단은 이승아 교수 연구팀이 모바일용 롤링 셔터 카메라를 활용해 레이저 스페클* 패턴을 촬영하는 방식으로 혈류 속도와 변화를 측정할 수 있는 광영상 기술을 개발했다고 밝혔다.

* 레이저 스페클(laser speckle) : 레이저 빛을 생체 조직과 같은 산란이 일어나는 물체에 조사할 때 레이저 빛과 입자의 상호 작용에 의해 생성되는 반점 모양의 간섭무늬.

과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 신진연구사업의 지원으로 수행된 이번 연 구의 성과는 광학 분야 국제학술지 ‘옵티카(Optica)’에 10월 31일 게재되었다.


연구 내용

연구팀은 롤링 셔터 센서의 짧은 행간 촬영 시간 간격 (약 10 마이크로초)을 활용하면 초 고속 카메라의 빠른 프레임레이트를 대체할 수 있을 것이라는 가설을 세웠고, 한 장의 사 진에서 스페클 패턴의 시간 상관 값을 계산할 수 있는 수학적 모델을 개발하였다.
이미징 시스템에 타원형 조리개를 사용하여 수직방향으로 긴 레이저 스페클 패턴을 생 성하였으며, 시간에 따라 변화하는 스페클 패턴을 롤링 셔터 카메라로 촬영 할 경우 혈류 속도가 빠를수록 측정된 길이가 짧게 나타난다는 사실을 확인하였다. 스페클의 길이로부터 계산된 시간 상관 값들을 수학적 모델에 피팅하여 각 스페클 패턴의 역상관 시간을 추 정하였고 이를 혈류 속도에 대한 정량적 지표로 사용하였다.
D쥐 대뇌에 레이저 빛을 조사하였을 때 나타나는 스페클 패턴들을 개발한 광영상 기술로 촬영 후 분석하여 각 부위별로 혈류 속도와 정적 산란을 정량적으로 정확하게 측정하여 2차원 맵으로 구성하는데에 성공하였다. 한 장의 이미지에서 혈류 분석이 가능하고, 정적 산란 및 다중 산란의 영향을 고려할 수 있는 모델 구성을 통해, 일반 카메라를 사용하여 기존 방식에 비해 현저하게 적은 데이터로 더 정확한 측정이 가능해졌다.


기대 효과

간단한 광학 설계를 바탕으로 혈류 속도를 측정할 수 있기에 뇌혈관 질환을 사전에 감지하는 진단 기기로 상용화하기에 용이할 것으로 기대된다.


목록