• 한국방사선학회논문지
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• 제13권2호
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• pp.313-318
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• 2019

민감도 향상을 위해 블록형 섬광체를 사용한 검출기를 개발하였다. 픽셀형 섬광체는 섬광체에서 발생된 빛을 최대한 광센서로 이동시키기 위해 픽셀 사이에 반사체가 위치하며, 반사체 부분으로 민감도 손실이 발생한다. 민감도를 향상시키고 픽셀형 섬광체의 특징을 가지게 하기 위해 블록형 섬광체를 레이저 각인을 통해 픽셀 형태의 섬광체로 가공하였다. 본 섬광체를 위치민감형 광전증배관과 결합하여 평면 영상을 획득하였고, 각 픽셀별 에너지 스펙트럼과, 에너지 분해능을 측정하였으며, GATE 시뮬레이션을 통해 블록형 섬광체와 픽셀 섬광체의 민감도 분석을 수행하였다. 측정된 전체 에너지 분해능은 20.7%를 보였으며, 민감도는 픽셀 섬광체에 비해 18.5% 높은 결과를 나타내었다. 본 검출기를 감마카메라 및 양전자방출단층촬영기기 등의 영상화 기기에 활용할 경우 높은 민감도 향상을 통해 촬영시간의 단축 및 적은 방사선원 사용으로 환자의 피폭선량 감소를 이룰 수 있을 것이다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제17권4호
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• pp.523-529
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• 2023

우수한 공간분해능을 달성하기 위해 소동물용 양전자방출단층촬영기기의 검출기에는 매우 작은 섬광 픽셀을 사용한다. 그러나 이러한 매우 작은 섬광 픽셀을 사용함으로써 배열의 가장자리 부분의 섬광 픽셀들이 평면 영상에서 중첩되는 현상이 발생할 수 있다. 이를 해결하기 위해 빛의 분포를 변화시킬 수 있는 광가이드를 사용하였다. 광가이드의 물질에 따라 빛이 퍼지는 경향이 달라지며, 이에 따라 어떠한 물질의 광가이드를 사용하느냐에 따라 겹침의 발생 유무가 달라진다. 본 연구에서는 기존의 유리 광가이드를 대신하여 섬광 픽셀과 동일한 물질의 광가이드를 적용한 검출기를 설계하였다. 섬광체 광가이드는 유리 광가이드에 비해 더 높은 굴절률을 지녀, 빛의 퍼지는 정도가 달라진다. 두 광가이드를 사용한 검출기의 가장자리 부분의 섬광 픽셀들의 분리 정도를 평가하기 위해 평면 영상을 획득하였다. 획득한 평면 영상의 가장자리 두 섬광 픽셀 영상의 공간분해능과 중심 간의 거리를 산출하여, 분리 정도를 평가하였다. 그 결과 섬광체 광가이드를 사용하였을 경우, 더 우수한 공간분해능을 보였으며, 섬광 픽셀들의 중심 간의 거리가 더 넓게 나타났다. 기존에 사용하는 유리 광가이드 대신에 섬광체 광가이드를 사용하여 검출기를 구성할 경우 더 작은 섬광 픽셀을 사용할 수 있으므로, 더 우수한 공간분해능을 확보할 수 있을 것이다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.671-677
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• 2023

미세 섬광 픽셀을 사용하여 섬광체 블록을 구성할 경우 섬광체 블록 가장 자리에 위치한 섬광 픽셀들에서 중첩되어 영상화되는 결과가 나타난다. 이를 해결하기 위해서 섬광체 블록과 광센서 사이에 광가이드를 삽입하여 모든 섬광 픽셀들의 영상을 분리하여 획득하였다. 그러나 광가이드를 통해 빛의 손실이 발생할 수 있으며, 이는 에너지 분해능의 감소로 결국 영상의 질에 영향을 미치게 된다. 이에 본 연구에서는 광가이드의 옆면에 반사체를 사용하여 더욱 우수한 섬광 픽셀의 분리가 가능하며, 빛 손실을 최소화해 우수한 에너지 분해능을 확보할 수 있는 검출기를 설계하였다. 이전 연구와 비교 평가를 위해 빛 시뮬레이션이 가능한 DETECT2000을 통해 평면 영상을 획득하여, 분리 정도 및 빛 수집율을 평가하였다. 광가이드의 옆면에 반사체를 사용할 경우, 광가이드의 물질에 상관없이 모든 물질에서 매우 우수한 분리 정도를 나타내었으며, 이는 이전 연구에 비해 더욱 우수한 분리 결과를 나타내었다. 또한 빛 수집율은 반사체 적용하였을 경우, 그렇지 않은 경우에 비해 5배 이상 우수한 수집율을 보였다. 본 검출기를 소동물용 양정자방출단층 촬영기기에 적용할 경우 우수한 공간분해능 및 에너지 분해능을 통해 우수한 영상의 질을 확보할 수 있을 것이다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제13권4호
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• pp.661-666
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• 2019

확산형 콜리메이터는 촬영 대상을 축소 촬영하거나 넓은 관심영역을 작은 감마카메라를 사용하여 검출하기 위해서 사용한다. 확산형 콜리메이터와 블록형 섬광체 및 픽셀형 섬광체 배열을 사용하는 감마카메라에서 방사선원이 관심영역 주변에 위치할 때 섬광체 표면에 감마선이 대각선으로 입사하게 되면, 섬광체 깊이 방향으로 대각선으로 검출되기 때문에 공간 분해능이 저하된다. 본 연구에서는 이러한 관심영역 외곽에서의 공간 분해능을 향상하기 위한 새로운 시스템을 설계하였다. 사다리꼴 픽셀형 섬광체를 사용하여 각 섬광 픽셀을 콜리메이터 구멍의 각도와 크기에 맞게 일치하도록 구성하면, 감마선이 섬광체의 여러 깊이에서 반응하더라도, 하나의 섬광 픽셀 위치로 영상화 할 수 있다. 즉, 대각선 방향의 여러 지점에서 검출되더라도, 감마선은 하나의 섬광 픽셀과 상호 작용하기 때문에 공간 분해능의 저하가 발생하지 않는다. Geant4 Application for Tomographic Emission (GATE) 시뮬레이션을 통해 블록형 섬광체를 사용한 감마카메라와 사다리꼴 픽셀형 섬광체를 사용한 감마카메라를 설계하여 공간 분해능을 비교 평가하였다. 관심영역 외곽에서 발생한 감마선을 통해 획득한 영상에서 공간 분해능은 블록형 섬광체를 사용한 감마카메라에서는 4.05 mm였고, 사다리꼴 픽셀형 섬광체를 사용한 감마카메라에서는 2.97 mm의 공간 분해능을 보였다. 사다리꼴 셀형 섬광체를 사용한 시스템에서 26.67% 공간 분해능이 향상됨을 확인할 수 있었다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.249-255
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• 2022

소동물용 양전자방출단층촬영기기는 매우 작은 장기를 영상화하기 위해 매우 높은 공간분해능을 지닌다. 우수한 공간분해능을 획득하기 위해서는 매우 작은 섬광 픽셀을 사용하여 시스템을 구성해야 한다. 매우 작은 섬광 픽셀을 사용하여 검출기를 구성할 경우 광센서 픽셀에 따라 적용가능한 배열의 크기가 달라진다. 이전 연구에서 광센서 크기에 따른 최대의 섬광 픽셀 배열을 찾는 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 더 확장된 섬광 픽셀 배열을 사용하여 검출기를 구성하기 위해 광가이드를 적용한 검출기를 설계하여 모든 섬광 픽셀들이 영상화되는 최대의 배열을 찾고자 한다. 섬광체로 이루어진 검출기의 시뮬레이션이 가능한 DETECT2000을 사용하여 검출기를 설계하였다. 11 × 11 섬광 픽셀 배열에서부터 16 × 16 배열까지 검출기를 구성하여 시뮬레이션을 수행하였다. 섬광 픽셀에서 발생된 빛을 광센서로 수집하여 평면 영상을 획득한 후 영상의 분석을 통해 겹침이 발생하지 않는 최대의 배열을 찾았다. 그 결과 겹침이 발생하지 않고 모든 섬광 픽셀들이 구분 가능한 최대의 배열은 15 × 15 배열이었다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제13권6호
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• pp.825-830
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• 2019

두 층의 섬광체와 각 층별 서로 다른 반사체의 사용과 섬광체와 감마선의 상호작용으로 발생한 빛 신호를 측정하기 위한 광센서로써 실리콘광전증배관(Silicon Photomultiplier, SiPM)을 사용하여 반응 깊이를 측정하는 검출기를 개발하였다. 층별 섬광 픽셀의 반사체의 종류를 다르게 사용함으로써 획득한 신호를 바탕으로 영상을 재구성할 경우 모든 섬광 픽셀이 서로 다른 위치에 기록되는 특징을 활용하여 섬광 픽셀과 감마선이 반응한 위치를 추적하였다. 아래층은 거울반사체를 사용하였으며, 위층은 난반사체를 사용하여 SiPM에서 획득되는 신호의 크기를 다르게 처리하였다. 섬광체 사이와 SiPM과 연결되는 부분은 광학적으로 연결되도록 광학 그리즈를 사용하여 급격한 굴절률 변화를 감소시켰다. 16개의 SiPM에서 획득한 신호는 앵거 방정식을 사용하여 4개의 신호로 감소시켰으며, 이를 사용하여 영상을 재구성하였다. 두 층으로 구성된 모든 섬광 픽셀이 재구성된 영상에 나타났으며, 이를 통해 섬광 픽셀과 감마선이 반응한 층을 구분할 수 있었다. 서로 다른 반사체를 사용하여 두 층의 반응 깊이를 측정하는 검출기를 전 임상용 양전자방출단층촬영기기에 적용할 경우 관심 시야 외곽에서 나타나는 공간분해능의 저하 현상을 해결할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제16권2호
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• pp.157-162
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• 2022

전임상용 양전자방출단층촬영기기는 인체에 비해 매우 작은 소동물을 대상으로 촬영이 이루어지므로, 우수한 공간분해능을 지닌 검출기가 필요하다. 이를 위해 작은 섬광 픽셀을 사용한 검출기를 사용하여 시스템을 구성하였다. 현재 개발되어 사용되는 광센서의 크기는 한정되어 있으므로, 이에 맞는 최소한의 섬광 픽셀과 최대의 배열로 구성할 경우 우수한 공간분해능을 얻을 수 있다. 본 연구에서는 광센서의 크기를 고정하고, 이에 맞는 다양한 섬광 픽셀의 배열을 구성하여 평면 영상에서 겹침이 발생하지 않고, 모든 섬광 픽셀들이 구분이 되는 최대의 섬광 픽셀 배열을 찾고자 한다. 이를 위해 섬광체와 광센서로 이루어진 검출기 모듈의 시뮬레이션이 가능한 DETECT2000을 사용하였다. 3 mm × 3 mm 픽셀이 4 × 4 배열로 이루어진 광센서를 사용하였으며, 섬광 픽셀 배열은 8 × 8에서부터 13 × 13까지 구성하여 시뮬레이션을 수행하였다. 광센서 픽셀에서 획득된 데이터를 통해 평면 영상을 구성하였으며, 평면 영상과 프로파일을 통해 영상의 겹침이 발생하지 않는 최대의 섬광 픽셀 배열을 찾았다. 그 결과 평면 영상에서 서로 겹침이 발생하지 않고 모든 섬광 픽셀들이 영상화되는 섬광 픽셀 배열의 크기는 11 × 11이었다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제15권4호
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• pp.525-531
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• 2021

양전자방출단층촬영기기의 검출기는 다수의 섬광 픽셀과 다수의 광센서를 사용하여 구성된다. 다수의 광센서를 사용함으로써 비용이 증가하고 신호처리가 복잡해진다. 본 연구에서는 적은 수의 광센서를 사용하여 비용의 감소와 간결한 신호처리가 가능한 검출기를 설계하였다. 섬광 픽셀과 적은 수의 광센서를 사용하고 모든 광센서에 빛을 전달하기 위해 광가이드를 사용하였다. 섬광 픽셀과 광가이드에는 광센서로 최대한의 빛을 전달하기 위해 반사체를 적용하였다. 반사체는 난반사체 및 거울반사체를 사용하였으며, 광가이드의 두께를 다르게 적용하여 평면 영상을 획득하였다. 획득된 평면 영상의 비교 분석을 통해 최적의 조합을 선택하였다. 그 결과 섬광 픽셀과 광가이드 모두 거울반사체를 사용하였을 경우, 모든 두께의 광가이드에서 우수한 평면 영상을 획득하였다. 광가이드는 섬광 픽셀의 영상이 형성된 지점의 분석 및 영상의 크기를 고려하여 3 mm 두께를 사용할 경우 최적의 영상이 획득되는 결과를 도출하였다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.31-36
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• 2023

소동물 전용의 영상 및 치료기기 중 양전자방출단층촬영기기(positron emission tomography, PET)는 관심 시야 내에서 공간분해능의 변화가 발생한다. 이는 작은 갠트리와 작고, 긴 섬광 픽셀을 사용함으로써 발생하는 현상으로 이를 해결하기 위해 반응 깊이를 측정하는 검출기들이 개발 및 연구되고 있다. 본 연구에서는 여러 개의 섬광체 블록과 서로 다른 반사체 패턴을 지닌 광가이드를 사용하여 반응 깊이를 측정하는 검출기를 설계하였다. 3 mm × 3 mm × 5 mm의 섬광 픽셀을 4 × 4 배열로 구성한 섬광체 블록이 4개의 층을 이루고, 각 층마다 광가이드를 삽입하여 전체 검출기를 구성하였다. 반응 깊이 측정 여부를 확인하기위해, 모든 섬광 픽셀의 중심에서 감마선 반응을 발생시켜 데이터를 획득 후 평면 영상으로 재구성하였다. 층 사이에 삽입된 광가이드의 반사체 패턴이 모두 달라 각 층별 섬광 픽셀의 위치가 서로 다른 곳에 형성되었다. 이렇게 형성된 섬광 픽셀의 위치를 모두 분리하여 영상의 재구성에 사용하면 관심시야 모든 영역에 걸쳐 고른 공간분해능을 달성할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.11-16
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• 2023

전임상용 양전자방출단층촬영기기는 관심 시야 외곽에서의 공간분해능 저하현상이 발생한다. 이를 해결하기 위해 감마선과 섬광체가 상호작용한 위치를 측정하는 반응 깊이 측정(depth of interaction, DOI) 검출기가 개발되었다. 여러 층으로 섬광 픽셀 배열을 구성한 방법, 하나의 층의 양단에 광센서를 배치한 방법, 여러 층으로 섬광 픽셀 배열을 구성하고 각 층마다 광센서를 배치한 방법 등이 있다. 본 연구에서는 기존에 개발된 검출기들의 특징을 분석하여 새로운 형태의 DOI 검출기를 설계하였다. 두층으로 구성된 검출기는 각 층마다 서로 다른 크기의 섬광 픽셀을 사용하여, 배열의 크기를 다르게 구성하였다. 이러한 형태로 구성할 경우 층별 섬광 픽셀의 위치는 서로 어긋나게 배열되어 평면 영상에서 서로 다른 위치에 영상화된다. 설계한 검출기의 반응 깊이 측정 가능성을 확인하기위해 DETECT2000 시뮬레이션을 수행하였다. 각 섬광 픽셀의 중심에서 발생된 감마선 이벤트로 획득한 빛의 신호로 평면 영상을 재구성하였다. 그 결과 각 층별 모든 섬광 픽셀이 재구성된 평면 영상에서 분리되어 영상화되어, 반응 깊이를 측정할 수 있음을 확인할 수 있었다. 본 검출기를 전임상용 PET에 적용할 경우 공간분해능의 향상을 이루어 우수한 영상을 획득할 수 있을 것으로 사료된다.