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경희대학교의과대학 의공학교실

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신경활동 직접 영상화와 기능적 연결망 분석을 위한
생체 전자장과 물성의 동시 측정 기술

 

신경활동은 신경전류원의 발생과 도전율의 변화를 유발한다. 배열전극과 MRI를 이용해 부피전도전위, 전달임피던스, 자속밀도 분포를 동시에 측정한다. 미시 및 거시 축척의 신경전도 모델과 구조적 사전 정보를 이용해 신경활동에 따른 부피전도전위, 전달임피던스, 자속밀도의 변화 패턴 또는 신경활동 지문을 추출한다. 이를 통해 생체전자기 계측이 가지는 민감도의 물리적 한계를 극복하고, 신경활동에 따른 신경전류원과 도전율을 직접적으로 영상화해서 기능적 신경망 연구의 새로운 도구를 제공한다.

 

본 과제는 자기공명임피던스단층촬영(MREIT, Magnetic Resonance Electrical Impedance Tomography)에 대한 원천기술을 활용한다. MREIT는 인체에 미약한 전류를 주입하고 이때 유기되는 자장을 영상으로 측정한다. Maxwell 방정식으로 주어지는 자장, 전류밀도, 전압, 도전율 사이의 관계를 이용해 인체 내부의 전류밀도와 도전율 분포를 영상으로 복원한다. 신경활동의 직접 영상화를 위해서는 측정 자장의 SNR을 개선하는 연구가 필요하다.

 

이러한 MREIT 기술은 아래와 같은 다른 여러 분야에도 적용이 가능하다.
 

-종양, 허혈, 염증 등 생체조직의 전기적 물성 변화를 수반하는 질병의 진단
-tDCS, DBS, Electroporation 등에 의한 인체 내부 전기장과 전류밀도 분포 영상화
-인체 내부 온도 분포 영상화
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