• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제27권1호
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• pp.1-7
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• 2016

본 연구에서는 디지털 단층합성 엑스선 영상의 화질특성을 개선하기 위해 TV-압축센싱 기반 영상복원 기법을 제안한다. 제안된 영상복원 기법의 유효성을 검증하기 위해 우선 관련 영상복원 알고리즘을 구현하였으며, 이를 이용하여 관련 시뮬레이션 및 실험을 함께 수행하였다. 실험을 위해 일반 x-선관($90kV_p$, 6 mAs), CMOS형 평판형 검출기($198{\mu}m$ 픽셀크기)로 구성된 실험장치를 구성하였으며, 제한된 각도 $60^{\circ}$도에서 $2^{\circ}$ 간격으로 총 51장의 투상영상을 획득하고 제안된 알고리즘으로 영상복원을 수행한 후 필터링 역투사법(FBP)을 사용하여 디지털 단층합성 영상을 구현하였다. 본 연구에서 수행된 결과에 의하면, 제안된 영상복원 기법은 일반 엑스선 영상 및 디지털 단층합성 영상의 흐린 영상화질을 선명하게 개선하고 또한 디지털 단층합성 영상의 깊이 분해능을 향상시키는 이점이 있음을 확인함으로써 기존 디지털 단층합성 영상의 화질을 크게 개선할 수 있을 것으로 전망된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제14권4호
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• pp.477-486
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• 2020

본 연구는 디지털 단층영상합성장치에서 재구성 필터, X-선원 이동궤적 및 이동간격이 화질에 미치는 영향을 평가하고 임상적 검증을 수행하는 것을 목적으로 한다. 필터링후역투영법 재구성 시 Ramp, Shepp-Logan, Cosine, Hamming, Hann 및 Blackman 필터를 사용하였고, X-선원 이동궤적의 변화를 위해 1 × 36, 2 × 18, 3 × 12, 4 × 9 및 6 × 6 배열 형태의 이동궤적을 모사하였다. X-선원 이동간격에 따른 영향을 평가하기 위해 X-선원간 거리를 5, 10, 20, 30 및 40 mm로 변화시켰다. 재구성 영상의 깊이분해능, 공간분해능 및 잡음을 평가하기 위해 인공물확산함수, 반치폭 및 신호대잡음비를 측정하였다. 연구결과 Ramp 및 Blackman 필터를 사용하였을 때 각각 공간분해능 및 잡음 특성이 최대화 되었으며, X-선원 이동궤적의 형태가 1 × 36일 때 깊이분해능과 잡음 특성이 가장 우수하였다. 또한 X-선원 이동간격이 증가함에 따라 깊이분해능 및 잡음 특성은 향상되었고, 공간분해능은 저하되었다. 따라서 디지털 단층영상합성장치를 통한 3차원 영상획득 시 재구성 필터, X-선원 이동궤적 및 이동간격이 화질에 미치는 영향은 각기 다르며, 진단 목적에 부합하는 조건 설정이 필요하다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제13권1호
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• pp.111-118
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• 2019

흉부 디지털 단층영상합성장치는 기존 DR의 낮은 깊이 해상도, CT의 높은 피폭선량 문제를 해결할 수 있는 획기적인 영상장치로 대두되고 있다. 그러나 제한된 스캔 각도로 인해 프로젝션이 X 선 소스 동작 방향으로 흉부를 완전히 포함 할 수 없어 재구성 된 슬라이스의 위, 아래 방향 경계를 따라 강도의 불연속성이 발생하게 되는데 이러한 현상을 잘림 아티팩트 (Truncation artifact)라고 한다. 이 연구의 목적은 가중 정규화 접근법을 사용하여 잘림 아티팩트를 줄이고 리스템에서 개발한 프로토 타입 흉부 디지털 단층영상합성장치 시스템에 대한 이 접근법의 성능을 평가하는 것이다. 이 시스템의 source-to-image distance는 1100 mm 이고 X 선원의 회전 중심은 검출기 표면에서 100mm 위로 설정되었다. LUNGMAN 팬텀을 사용하여 ${\pm}20^{\circ}$의 투영 뷰를 $1^{\circ}$ 간격으로 41장을 얻은 후, filtered back projection 알고리즘으로 재구성했다. 정량적 평가를 위하여 시뮬레이션을 이용하여 기준영상을 재구성 후 peak signal to noise ratio와 structure similarity index 값을 평가하였으며 실제 실험 데이터를 이용하여 mean value of specific direction 값을 평가하였다. 시뮬레이션 결과로 아티팩트 보정 전 일반적인 filtered back projection 알고리즘으로 재구성 한 영상과 비교하여 peak signal to noise ratio값과 structure similarity index값 모두 각각 증가하였으며, 실제 실험 재구성 영상의 mean value of specific direction 결과는 아티팩트의 영향이 감소됨을 확인할 수 있었다. 결론적으로, 가중 정규화 방법은 잘림 아티팩트를 줄임으로써 진단의 어려움을 발생시키는 가능성을 개선시킬 수 있는 방법으로 사료된다.

• 전자공학회논문지
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• 제53권9호
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• pp.143-147
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• 2016

최근 디지털 단층영상합성 시스템 (digital tomosynthesis system, DTS)은 일반 X-ray의 영상 중첩현상과 전산화단층촬영장치 (computed tomography, CT)의 높은 선량의 문제점을 해결하기 위하여 개발되었다. 본 연구의 목적은 흉부 촬영용 디지털 단층영상합성 시스템 (chest digital tomosynthesis, CDT)의 재구성 알고리즘 개발 및 화질과 선량 평가를 수행하는 것이다. 영상의 재구성은 필터 후 역투영 (filtered back-projection, FBP)을 모델링하였고, 팬텀 영상을 획득하기 위한 X-선과 검출기 사이의 각도를 ${\pm}10^{\circ}$, ${\pm}15^{\circ}$, ${\pm}20^{\circ}$, 그리고 ${\pm}30^{\circ}$로 구성하였다. 영상의 화질 평가는 평균 제곱근 편차 (root mean square error, RMSE)와 신호대 잡음 변화율 (signal difference-to-noise ratio, SDNR)로 수행하였고, 선량 평가는 ${\pm}20^{\circ}$의 범위에서 유효선량으로 수행하였다. 결과적으로, 모든 각도에서 Slice thickness 필터를 적용한 팬텀영상이 가장 우수한 RMSE와 SDNR 결과를 나타내었고, 최종 유효 선량은 0.166 mSv로 측정되었다. 결론적으로, 개발한 CDT 재구성 알고리즘의 유용성을 증명하였고, 최종 유효 선량을 측정하여 CDT의 기초 실험 데이터를 구축할 수 있었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제25권4호
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• pp.271-280
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• 2014

최근에 디지털 유방촬영술(digital mammography, DM)의 해부학적 구조의 겹침 현상과 컴퓨터단층촬영영상(computed tomography, CT)의 높은 환자 선량을 해결하기 위해 디지털 유방단층영상합성장치(digital breast tomosynthesis, DBT)에 대한 연구 개발이 활발하게 수행되고 있다. 하지만 DBT 시스템은 제한된 각도로 영상을 획득하면서 급격한 데이터 결핍으로 인해 다른 층의 간섭으로 인한 인공물(artifacts)이 발생한다. 이를 완화시키기 위해 적절한 필터가 필요하다. 본 논문에서는 DBT 시스템에서 FBP 알고리즘을 이용하여 영상재구성 시 발생되는 인공물을 줄이기 위해 적절한 필터조합을 찾는 것이 궁극적인 목적이다. 시뮬레이션과 실제 실험을 통해 동일한 영상 획득조건에서 FBP 알고리즘을 이용해 재구성된 영상을 분석하여 다양한 필터 조합들의 특성을 조사했다. 필터 특성에 대한 평가를 하기 위해 영상 및 프로파일의 분석과 COV (coefficient of variation)를 이용하여 인공물과 잡음에 대한 평가를 하였다. 본 연구 결과를 통해 분광필터(spectral filter)의 파라미터 인자 값들을 조절하여 cut-off frequency를 설정함으로써 고주파 영역에 있는 영상의 잡음을 줄일 수 있었다. DBT 시스템에서 유방팬텀을 재구성한 영상들을 비교했을 때 분광필터의 파라미터 인자를 0.25로 적용한 영상의 결과는 분광필터를 적용하지 않았을 때보다 영상의 잡음을 10%로 감소시킬 수 있었다. 절편두께필터(slice thickness filter)의 파라미터 인자의 값들을 조절하여 정보들의 불균형을 줄임으로써 다른 층의 간섭으로 인한 인공물을 감소시킬 수 있었다. 결론적으로, 본 연구를 통해 FBP 알고리즘으로 재구성했을 때 필터들의 기본 특성을 확인 할 수 있었으며, 적절한 필터 조합이 실제 화질 개선에 기여한 것으로 확인할 수 있었다. 이 연구 결과는 다양한 필터 조합에 따른 잡음과 데이터 결핍에 의한 인공물에 대한 정보를 제공하여 DBT 시스템의 개발 및 임상화적용 연구에 기반이 될 것으로 기대된다.