비침습적 방광 충전 감지를 위한 근적외선 분광법 설계 공간 탐색

본 논문은 요실금(urinary incontinence, UI) 환자를 위한 비침습적 방광 충전 감지 기술로서 근적외선 분광법(NIRS)의 설계 파라미터를 체계적으로 탐색하고, 실제 적용 가능성을 평가한다. UI는 미국인 3~4명 중 1명에게 영향을 미치는 흔한 질환이며, 방광이 가득 찼을 때 적절한 배뇨 시점을 파악하는 것이 환자 삶의 질 향상에 핵심이다. 기존에 몇 차례 임상 시험이 있었지만, 조직의 높은 흡수·산란, 장치의 위치 민감도, 전력 제한 등 세 가지 주요 장애물 때문에 실용화가 어려웠다. 이를 해결하기 위해 저자는 설계 공간 탐색(Design Space Exploration, DSE) 프레임워크를 구축하였다. 탐색 변수는 (1) 파장: 650 nm, 700 nm, 750 nm, 800 nm, 850 nm, 900 nm, 950 nm 총 7가지, (2) 소스‑디텍터 거리: 10 mm부터 85 mm까지 5 mm 간격으로 16가지, (3) 조직 두께(감지 깊이): 15 mm, 20 mm, 25 mm, 30 mm, 35 mm, 40 mm 총 6가지이다. 시뮬레이션은 Monte Carlo Extreme 툴을 사용해 5억 개의 광자를 각 파장에서 투입하고, 각 파라미터 조합에 대해 광자 전송 및 검출을 추적했다. 조직 광학 특성(흡수계수 μa, 산란계수 μs, 이방성 g 등)은 Simpson et al.