의료 진단 X선의 디지털 혁명: FCR

디지털 혁명은 우리의 공공 및 개인 생활 모든 부분에 영향을 미치고 있습니다. 그 대표적인 예가 필름 카메라에서 디지털 카메라로의 이동입니다. 1970년 초반 후지필름 엔지니어들은 이미 세계 최초로 의료 진단 X선을 디지털화하여 표시하는 장비인 FCR (Fuji Computed Radiography)의 기초 기술을 연구 개발하기 시작했습니다. FCR은 전세계적으로 의료용으로 사용되는 X선 영상 분야에서 혁신의 물결을 일으켰고, 현재는 전세계 사람들의 건강과 삶의 질에 기여하는 최고의 기술이 되었습니다.

진단 X선의 문제점 해결

FCR 이전의 X선 촬영은 X선이 필름을 향해 사람 몸을 통과한 후 그 필름을 현상하여 최종 영상으로 만드는 것을 의미했습니다. 절차는 처음부터 끝까지 아날로그 방식이였습니다. X선이 많이 투과된 부분은 검게, 투과되기 어려운 부분은 희게 나타나는 방식으로 인체 내부의 영상을 얻을수는 있지만, 촬영 부위와 수검자의 체형에 따라 필요한 촬영조건이 달랐기 때문에 완성된 화질은 X선 기술자의 기술과 경험에 의해 좌우되기 쉽다는 문제가 있었습니다.

후지필름 전문가들이 봤을 때 아날로그 방식으로는 더 이상 X선 진단 분야가 발전할 수 없다는 점은 명확했습니다. 하지만 그 외 진단 기술은 디지털화가 시작되었습니다. 후지필름 엔지니어들은 X선이 디지털 혁명에서 버림받을 수 있다는 사실에 안타까워했으며, X선을 혁신하지 않으면 X선이 시장에서 사라질 수도 있다는 점을 알았습니다. 그러나 궁극적인 솔루션에서 힌트를 발견했습니다. 바로 디지털 영상 처리였습니다. 그 당시 NASA는 위성을 통해 지구의 사진을 전송하고 디지털 처리라는 새로운 과학 기술을 사용하여 놀랍도록 아름다운 영상을 만들고 있었습니다. 디지털 형식으로 X선을 촬영, 저장 및 전송하면 효율성이 극대화되고, 진단 영상을 디지털로 처리하면 다양한 분야에서 엄청난 가치를 더해 줄 수 있었습니다.

“우리가 의료 X선을 디지털 처리하면 화질에서의 불일치를 크게 감소시키고 의료진들에게 진단 능력을 향상시키는 매우 유용한 가치를 제공할 수 있다.” 이러한 비전을 바탕으로 후지필름 엔지니어들은 디지털 진단 영상 시스템이 실질 가치를 충족시킬 수 있는 방법을 찾기 시작했습니다. 수많은 토의 결과, 후지필름 엔지니어들은 FCR이라는 기본 개념에 도달했습니다. 고감도 센서 (이미징 플레이트:IP)에 X선 정보를 기록하고, 컴퓨터로 영상처리를 하여 필름과 모니터에 표시할 수 있다는 개념이었습니다.

1983년 세계 최초의 FCR

끊임없는 도전으로 혁신 달성

FCR에는 세 가지의 혁신적인 첨단 기술이 있습니다. 첫 번째는 X선 정보의 입출력을 담당하는 고감도 센서(IP), 두 번째는 레이저를 비추어 IP에 저장된 이미지 정보를 디지털 신호로 변환하는 광학 스캔 장비입니다. 마지막 세 번째는 스캔 장비의 전자 신호를 최적화된 진단 영상으로 변환하는 진단 알고리즘입니다. 이 세 가지 혁신이 서로 연결되어 통합 진단 영상 시스템이 탄생하였습니다.

그 당시 후지필름은 주요 제품으로 사진 필름을 생산하는 화학 회사였습니다. X선 데이터를 초고감도, 초고속도 및 초고밀도로 포착하는 혁신적인 영상 장비를 개발하는 것은 규모가 큰 전자 회사에게도 대단히 어려운 작업이었습니다. 하지만 대부분 화학 엔지니어로 구성된 후지필름의 R&D 팀은 이 커다란 과제에 도전했습니다.

FCR 시스템에서 IP는 X선으로 자극되는 강도에 따라 빛과 형광으로 X선 데이터를 기록합니다. 그 다음 이 빛은 시스템에서 정보로 처리됩니다. 시스템이 이를 실행할 수 있도록 하기 위해 후지필름 엔지니어들은 IP 사용하기 적합한 사진 증진 형광 물질을 식별해야 했습니다. 당시 존재하는 형광물질의 수는 1000여개가 넘는 상황에서, 완벽한 형광 물질을 찾는 것이 당면한 핵심 과제였습니다. 더욱이 설상가상으로 후지필름에는 이 분야 전문가가 단 한 명도 없었습니다. 그럼에도 불구하고 엔지니어들은 이 과제를 정면으로 부딪히는 열정을 가지고 있었습니다.

"분명히 이상적인 형광 물질이 존재할 것이다." 후지필름 엔지니어들은 IP가 매우 정밀하게 진단 영상을 기록할 수 있도록 만들어 주는 형광 물질을 찾을 수 있다는 흔들리지 않는 확신을 가지고 연구를 시작했습니다. 당시 집념에 가까운 그들의 결정은 마침내 결실을 맺었습니다. 그들은 믿기 어려울 정도로 다양한 형광 물질을 찾아 해맸습니다. 심지어는 다른 회사에서 사용을 단념한 형광 물질도 검토했습니다. 2년 동안 노력한 결과 엔지니어들은 마침내 BaFBr:Eu라는 물질이 최적이라는 것을 알아내어, 'FCR'의실현을 좌우하는 중요한 장치인 IP가 탄생할 수 있었습니다.

FCR의 혁신은 계속 됩니다.

후지필름은 IP와 혁신적인 기타 핵심 기술을 조합하여 1983년에 FCR을 출시했습니다. 이 제품이 생산되자마자 전세게 의료 시설에 미친 긍정적인 효과는 가히 혁명적이였습니다.

FCR은 X선이 통과한 신체 부위와 그 외 조건을 토대로 최적화된 디지털 처리를 적용함으로 X선 기술자의 스킬과 전문 지식에 영향을 거의 받지 않는 영상을 제공했습니다. 이를 통해 진단 시에 영상을 읽고 사용하기가 보다 수월해졌습니다. IP가 고감도였기 때문에 소량의 X선만으로도 영상을 촬영할 수 있었습니다. 더욱이 시스템이 X선 재촬영 필요성을 획기적으로 줄였기 때문에 환자들이 X선에 노출되는 양이 감소되었습니다. 다양하게 처리할 수 있는 디지털 정보를 활용함으로써 마침내 의료진들은 기존 X선 사진에서는 얻을 수 없었던 구체적인 소중한 정보를 얻을 수 있게 되었습니다.

물론 디지털 정보는 저장, 전송 및 관리하기 매우 쉬우므로 의료 시설에서의 진단과 사무 비용 모두 절감되었습니다. 동시에 일련의 정보를 관리하는 연계 속도도 향상되었습니다. 인터넷이 의료 분야에서 더욱 중요해짐에 따라 후지필름은 인터넷을 활용하여 의료 시설 내 또는 의료 시설 간 디지털 영상을 공유하는 IT 솔루션인 SYNAPSE를 2000년에 출시했습니다. SYNAPSE를 출시한 후 후지필름은 IP가 필요없는 DR (Dgital Radiography) 시스템도 개발했습니다.

FCR로 시작된 의료 진단 혁명은 계속 진행되고 있습니다. 더욱더 혁신을 통합함으로써 영감을 준 FCR과 기타 시스템은 점점 강력해지고 많은 영향을 끼치고 있습니다.

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