• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제10권5호
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• pp.416-421
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• 2010

한국과학기술정보연구원(KISTI)는 2000년부터 한국인의 고유한 인체 특징을 나타낼 수 있는 디지털코리언, 비저블 코리언이라는 한국인 인체정보 구축사업을 시작하였다. 비저블 코리언 사업은 한국인 시신에 대해 CT, MRI 영상을 촬영한 다음 연속 절단하여 절단면 영상을 얻고 이 절단면 영상에서 인체장기를 구역화하여 구역화 영상을 제작하였다. 남성 및 여성 전신과 남성 머리 및 여성 골반의 절단면영상 제작을 마쳤으며 현재 구역화 영상을 이용한 3D 영상 제작이 진행 중이다. 디지털 코리언 사업은약 100여명의 한국인 시신에 대해 촬영한 CT 영상으로 구성되어 있는데 CT 영상으로부터 개별 뼈를 구역화하여 3D 골격 모델을 제작하였고 피부 모델도 추가하였다. 또한 개별 뼈들의 기계적 물성값도 측정하여 제공하고 있다. 이러한 인체정보들은 2001년부터 국내외 연구자들에게 제공되어 왔는데 지금까지 국내 약 70여개 기관, 해외 약 20여개 기관들이 한국인의 인체 데이터를 제공받아 연구 활동을 진행하고 있으며 지금까지 약 160여 논문이 발표되었다. 향후에도 이러한 한국인의 인체정보는 의료 교육, 생체공학, 가상현실 등의 다양한 분야에 활용될 의료정보 인프라의 역할을 담당할 것으로 기대하고 있다.

• 비파괴검사학회지
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• 제31권5호
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• pp.494-499
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• 2011

인체 근골격 시스템에 대한 다물체 동역학 모델을 이용한 동작중의 인체 내부의 생체역학 분석 및 평가 기술에 대하여 기술하였다. 의료영상과 사체실험 결과를 기본으로 하는 인체 다물체 동역학 모델과 3차원 동작분석 시스템을 이용한 인체 동작분석기술을 이용하여 생체내 발생하는 관절기구학, 관절모멘트 관절접촉력 및 근력을 예측하는 기술을 보행과 팔굽혀펴기 두 동작에 적용하였다. 본 연구에서 개발한 인체 다물체 동역학 모델링 기술과 3차원 동작분석기술은 다양한 동작을 수행하는 생체의 분석 및 평가 기술로 활용성이 높을 것으로 생각한다.

• 핵의학기술
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• 제21권1호
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• pp.15-22
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• 2017

본원에서 시행하는 Brain SPECT 검사는 $^{99m}Tc-ECD$ 또는 $^{99m}Tc-HMPAO$를 주사 한 후 뇌 영상을 얻어 뇌 관류상태를 평가하는 검사이다. 하지만 검사 중 일부 환자 상태가 불안정할 경우 움직임이 발생하여 재촬영이나 검사실패로 이어지는 경우가 발생 된다. 이에 현재의 Step and Shoot Mode(SSM)이 아닌 움직임이 발생되더라도 재구성을 통해 영상 구현이 가능한 Dynamic Continuous Mode(DCM)를 적용하여 환자의 재촬영과 피폭선량을 감소시키고 검사실에 운영 효율성을 높이고자함에 있다. Deluxe PET/SPECT Phantom과 Hoffman 3D Brain Phantom으로 Filtered Back Projection(FBJ)과 Iterated Reconstruction(IR)으로 재구성하여 영상을 구현하였다. 이미지를 가지고 핵의학과 5년이상의 임상경력이 있는 의사 5명과 방사선사 5명을 대상으로 리커트 5점 척도(Likert 5 Scale)와 블라인드 판독 테스트를 실시 하였다. 판독의 블라인드 테스트 결과 최소 DCM 3Repeat (30%)에서 7Repeat (50%)까지 판독에 영향을 주지 않는다고 답해 주었다. DCM으로 검사 시 환자 움직임이 발생되면 불필요한 부분을 제거하여 재촬영, 재주사의 감소를 가져올 수 있고, 장비 오류 시 영상을 재구성 후 구현 할 수 있어 검사실 운영 효율도 높을 수 있을 것으로 기대된다. 또한 SPECT검사뿐 만 아니라 SPECT/CT검사 에서도 활발한 연구가 적용 될 거라 기대 되며 마지막으로 실제 환자 적용은 환자 데이터의 충분한 수집 후 병원 판독 실정에 맞게 도입이 필요 하리라 사료된다.

• 융합신호처리학회논문지
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• 제21권4호
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• pp.183-194
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• 2020

최근 영유아 성장기에 발생하는 고관절 이형성증(Developmental Dysplasia of Hip, DDH)의 숫자가 늘어나고 있다. DDH는 영유아 성장을 방해하고 다른 부작용도 많이 발생시키기 때문에 최대한 조기에 발견하여 치료해야 한다. 최근 들어 Convolutional Neural Networks (CNN) 및 개선된 Resnet50을 활용한 머신러닝 기법이 초음파 영상 분석에 많이 활용되고 있다. 연구 결과를 보면 컴퓨터 보조 이미지 분석이 의료현장에서 객관성과 생산성을 크게 향상시키고 있다. 본 연구의 결과는 정형외과에서의 난제인 초음파 영상을 통한 DDH 컴퓨터 보조 진단 알고리즘에도 충분히 활용될 수 있다는 것을 보여주고 있다. 본 논문에서는 CNN을 활용하여 DDH를 자동으로 측정하고 진단할 수 있는 컴퓨터 보조 진단 알고리즘을 제안하였다. DDH 측정을 위해 유아 고관절의 정상/비정상 판독을 위해 Acetabulum-Femoral head의 angle을 자동으로 계산하였으며 기존 영상을 딥 러닝하여 진단을 자동으로 하는 알고리즘을 설계하였다. 실험 결과 의사와 비교하여 진단의 속도와 정확도가 향상된다는 것을 확인하였다.

• 핵의학기술
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• 제22권1호
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• pp.55-66
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• 2018

PET/CT 검사에서 환자의 움직임이나 높은 비방사능에 의해 냉소 인공물(washed-out artifact)이 발생하여 육안적 판독 및 정량평가의 정확성을 감소시킬 가능성이 있다. GE PET/CT 장비의 산란 제한 보정 알고리즘은 영상에 발생한 냉소 인공물을 제거하여 영상을 회복시켜주는 알고리즘이다. 본 연구의 목적은 팬텀 실험을 통해 높은 비방사능에 의해 냉소 인공물이 발생한 영상에 산란 제한 보정 알고리즘을 적용하였을 때 기존의 정량 값으로 회복 가능한 비방사능의 역치 값을 측정하고, 냉소 인공물이 발생한 임상 환자 영상에 산란 제한 보정 알고리즘을 적용하여 보정 전과 후의 영상을 비교 분석하고자 한다. $^{68}Ge$ 실린더 팬텀 영상에 냉소 인공물을 발생시키기 위해 임의의 $^{18}F$ 선원의 비방사능이 20 ~ 20,000 kBq/ml 가 되도록 20 단계로 분주하고 $^{18}F$ 선원의 CT 영상과 PET 영상간에 불일치(mis-registration) 정도가 없을 때, 불일치가 각각 1, 2, 3, 4 cm 일 때의 영상을 획득하였다. 또한 본원에서 $^{18}F-FDG$ Fusion Whole Body PET/CT 검사를 시행한 환자 중 유치 도뇨관 내에 높은 비방사능에 의해 냉소 인공물이 발생한 34명의 환자를 대상으로, CT 영상과 PET 영상간의 불일치 정도(cm), 인공물을 발생시키는 원인이 되는 비방사능의 수치(kBq/ml), 인공물이 발생한 단면 내 근육에서의 $SUV_{mean}$, 인공물이 발생한 단면 내 병변에서의 $SUV_{max}$, 인공물이 발생하지 않은 단면 내 병변에서의 $SUV_{max}$를 측정하였다. 통계는 보정 전과 후의 차이를 비교하기 위해 대응 표본 t 검정을 시행하였다. 팬텀 실험에서는 $^{18}F$ 선원의 비방사능이 커질수록 $^{68}Ge$ 실린더 팬텀의 $SUV_{mean}$가 감소하였다. 불일치 거리가 커질수록 $SUV_{mean}$가 급격히 저하 되었지만 반대로 보정 효과는 더 크게 나타났다. 비방사능 50 kBq/ml 이하에서는 모든 조건에서 육안적으로도 냉소 인공물이 발생하지 않았으며 $SUV_{mean}$에도 차이가 없었다. 불일치가 없을 때와 1 cm 차이가 있을 때는 120 kBq/ml 이하부터 산란 제한 보정 알고리즘을 적용 할 때 기존 $SUV_{mean}$(0.95)와 동일하게 회복 되었고, 2 cm와 3 cm 차이에서는 100 kBq/ml 이하부터, 4 cm 차이에서는 80 kBq/ml 이하부터 기존 $SUV_{mean}$와 동일하게 회복 되었다. 임상 환자 34명의 영상을 분석한 결과, 불일치 평균 거리는 2.02 cm 이었고, 냉소 인공물을 발생시키는 평균 비방사능은 490.15 kBq/ml 이었다. 인공물이 발생한 단면 내 근육의 $SUV_{mean}$와 병변의 $SUV_{max}$는 보정 전 후 각각 통계적으로 유의한 차이가 있었지만(t=-13.805, p=0.000) (t=-2.851, p=0.012), 인공물이 발생하지 않은 단면 내 병변의 $SUV_{max}$는 통계적으로 유의한 차이가 없었다(t=-1.173, p=0.250). GE PET/CT 장비의 산란 제한 보정 알고리즘은 임상 검사에서 환자의 심한 움직임뿐만 아니라 높은 비방사능의 미세한 움직임에 의해 발생한 냉소 인공물을 제거하여 영상을 회복해 주는 알고리즘이다. 냉소 인공물이 발생 하였을 때 산란제한 보정 알고리즘 적용 후 그 원인이 되는 비방사능의 수치, CT 영상과 PET 영상의 불일치 거리 등을 감안하여 영상을 분석한다면 냉소 인공물 부위의 재촬영 없이, 육안적 판독 및 정량 값을 더 정확하게 평가 하는데 도움이 될 것으로 사료 된다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제32권
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• pp.93-109
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• 2020

목 적: 나선형 토모테라피 방사선치료를 위한 환자별 품질관리용 라디오크로믹 필름 및 3차원 분석시스템인 Dosimetry CheckTM (DC, MathResolutions, USA)의 성능평가를 시행하였다. 대상 및 방법: 인체모형팬톰(Anderson Rando Phantom, USA)을 이용하여 위치 변이가 있는 3가지 형태의 복부 종양(130.6㎤), 복막 후면 종양(849.0㎤) 및 전 복부 전이 종양(3131.0㎤)을 모델링하였다. 조사면 고정너비(field width, FW)를 2.5-cm, 5.0-cm, 피치(pitch) 0.287, 0.43으로 하여 부위별 4개씩(plan01-plan04), 총 12개의 비교용 치료계획을 수립하였다. 이온전리함(1D)과 라디오크로믹 필름(Gafchromic EBT3, Ashland Advanced Materials, USA)을 치즈팬톰 내 삽입하는 방법(2D)과 빔 플루언스 로그정보를 이용하여 CT영상 위에 선량을 3차원으로 재구성하는 방식의 DC측정을 진행하였다. 스레드효과(thread effect)를 분석을 위해 리플(ripple) 진폭(%)를 계산하였고, 선량 분포의 패턴 분석을 위해 감마인덱스 분석(DD: 3%/DTA: 3mm, 합격 문턱 값: 95%)을 수행하였다. 결 과: 리플 진폭 측정 결과 복막 후면 종양이 평균 23.1%로 가장 높았다. 라디오크로믹 필름의 분석결과, 절대 선량 평균 1.0±0.9%, 감마인덱스분석 평균 96.4±2.2%로 95% 이상 통과하였으나 전 복부 전이 종양과 같이 넓은 부위 평가에 범위의 제한적이었다. 인체모형팬톰에 적용한 DC 분석결과 FW가 5.0-cm인 세 부위의 2D 및 3D 플랜 평균이 91.8±6.4%였다. 세 단면 및 선량 프로파일 분석을 통해 복막 후면 및 전 복부 종양 표적 전체 영역에 분석이 가능하였고, 선량-용적 히스토그램을 통한 계획 선량 대 측정의 선량 오차가 FW 및 pitch에 따라 커지는 것을 확인하였다. 결 론: DC측정방법은 별도의 측정기 없이 조사 중 측정된 빔 플루언스 로그정보만으로 3차원 환자 영상 데이터 위에 선량 오류를 구현할 수 있고 종양의 위치나 크기에 제한이 없어 크고 불규칙한 종양의 나선형 토모테라피의 치료 시 환자별 품질관리 성능이 매우 우수하며 활용도가 높을 것으로 생각한다.

• 방송공학회논문지
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• 제17권1호
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• pp.73-80
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• 2012

최근 의료 장비들이 발전하고 진단 및 연구에 다양하게 이용되면서 이로부터 얻은 3차원 의료 영상들을 자동으로 처리해주는 기술의 수요가 늘고 있다. 자동 뼈 영역화는 이러한 기술들 중 하나로써 골다공증이나 뼈 골절, 골격질환 등의 진단의 효율성을 크게 높여 줄 것으로 기대되고 있다. 현재까지 자동 뼈 영역화를 위한 연구들이 다양하게 진행되었지만 2차원 영상과는 달리 많은 데이터양과 주변 조직과의 모호한 경계들이 많다는 의료영상의 특성 때문에, 실제 진단에 사용할 수 있을만한 성능을 얻지 못하고 있다. 본 논문에서는 이와 같은 문제를 해결하기 위해 다중 해상도를 기반으로 하여 수행속도가 빠르고 영역화 성능이 좋은 자동 뼈 영역화 기법을 제안한다. 낮은 해상도 단계에서는 학습된 집합의 뼈 정보들을 바탕으로 최근 제안된 제한된 브랜치 앤 민컷 기법을 이용하여 대략적인 뼈 위치 및 비슷한 템플릿을 검출하고, 이후 해상도를 높여가면서 정합 과정과 영역화 과정을 반복적으로 수행한다. 제안하는 기법의 성능을 확인하기 위해 무릎 자기공명영상(magnetic resonance image)내에서 대퇴골(femur)과 경골(tibia)을 영역화 하는 실험을 진행하였으며, 100개의 학습 데이터들을 바탕으로 50개 영상에서 뼈들을 영역화 하였다. 제안하는 기법은 정확성 및 수행속도 측면에서 제한된 브랜치 앤 민컷에 비해 향상된 결과를 나타냈다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제10권3호
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• pp.125-131
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• 1999

현재 임상적으로 쓰이고 있는 T$_1$/T$_2$ 강조영상 (weighted image) 은 각각 다른 조직이나 정상/병변 조직 사이에 정성적인 대조도를 준다. T$_1$/T$_2$ 영상화 (mapping)는 영상의 각 화소신호랄 T$_1$/T$_2$ 시간으로 나타내는 방법으로 병변의 진행정도를 정량적으로 알 수 있다. T$_1$/T$_2$ 영상화 (mapping)를 얻기 위해서는 수신신호의 증폭률이 같아야 하는데, 일반적으로 MR 영상화 장비에서는 A/D converter 의 동적 구간을 최대 활용하기 위하여 입력신호를 최대 증폭하기 때문에 각각 다른 수신 증폭률을 사용할 수 있다. 이 논문에서는 최대 증폭한 경우와 수신증폭률을 보정한 경우의 T$_1$/T$_2$ 영상을 각각 얻고 측정된 T$_1$/T$_2$ 값을 비교하여 수신증폭률 보정이 T$_1$/T$_2$ 영상화에 어떠한 영향을 미치는지 분석하였다. 그 방법으로서 얻은 영상들이 각각 다른 수신증폭률을 가진 경우에 이를 보정하기 위해 잡음을 표준편차로 이용하는 방법을 사용하였다. 이렇게 얻어진 머리의 T$_1$/T$_2$ 영상은 이미 보고된 T$_1$/T$_2$ 의 값과 유사하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제18권3호
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• pp.134-138
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• 2007

현재의 PET/CT 시스템은 양질의 CT 영상을 추가함으로 인하여 기존의 PET 만의 시스템에 비하여 정확한 병소 위치의 지정으로 인한 진단적 가치를 높인 뛰어난 장비로 알려져 있다. 대부분의 PET/CT 시스템은 기존의 PET시스템에서 감쇠 지도를 만들기 위하여 사용하던 $^{68}Ge$ 또는 $^{137}Cs$ 등의 투과선원이 아닌 CT data를 감쇠 지도로 사용함으로 인하여 감쇠보정을 위한 획득시간을 획기적으로 줄여주었다. 그러나 이 감쇠 보정용 CT의 사용은 환자의 피폭선량을 증가시키는 결과를 초래하였다. 본 연구의 목적은 PET/CT 시스템에서 PET 영상의 감쇠지도로 쓰이는 CT를 수행할 경우 원하는 화질을 유지할 수 있는 상태에서의 최저의 관전류값을 평가하는 것이었다. 영상 획득을 위한 기기로는 GE DSTe PET/CT 시스템을 사용하였다. 본 연구를 위하여 3D 호프만 팬텀과 원통형 팬텀에 1.190 mCi의 $^{18}F-FDG$를 주입하여 PET 영상 및 CT 영상을 획득하였으며 관전류를 140 kVp, 조사시간을 8초로 고정한 상태에서 CT의 관전류 값을 95 mA, 45 mA, 40 mA, 35 mA, 30 mA, 25 mA, 20 mA, 15 mA, 10 mA로 바꾸어가면서 영상을 획득하여 감쇠지도를 만든 후 그 data를 이용하여 재구성한 각각의 PET 영상의 질을 평가하였다. 영상평가를 위한 지표로는 CT 영상의 표준편차와 PET 영상에서의 회백질과 백질과의 비의 값을 이용하였다. 연구 결과 호프만 팬텀을 이용한 PET 영상에서의 회백질과 백질의 비율은 감쇠지도용 CT의 사용 관전류 95 mA, 45 mA, 40 mA, 35 mA, 30 mA, 25 mA, 20 mA, 15 mA, 10 mA에서 각각 3.79:1, 3.79:1, 3.78:1, 3.78:1, 3.77:1, 3.72:1, 3.72:1, 3.76:1, 3.76:1로 측정되었다. 이를 통하여 GE DSTe PET/CT 시스템의 경우 기기가 수행할 수 있는 최저의 관전류로 영상을 재구성하여도 PET 영상의 질에는 큰 영향을 미치지 않는 것을 알 수 있었다. 본 연구는 GE DSTe PET/CT 시스템에 한정되어 수행된 연구로서 본 연구에서 사용된 시스템뿐만 아니라 다른 시스템에서도 지속적인 연구를 하여 환자에 대한 피폭을 최소화하기 위한 영상 획득방식의 최적화가 이루어져야 할 것으로 사료된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제26권1호
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• pp.28-35
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• 2015

본 논문에서는 반복적 구성 기법과 관전류 노출자동조절 기법이 영상의 화질과 방사선량에 미치는 영향을 관상동맥 전산화단층촬영 혈관조영 영상(coronary computed tomography angiography, CCTA)을 대상으로 팬텀 실험에 기반하여 평가하고자 한다. 이를 위하여 미국 의학물리학회(American Association of Physics in Medicine) 표준의 성능 평가 팬텀을 320 다중검출열 CT로써 촬영하였다. 80 kVp, 100 kVp, 120 kVp의 관전압에 있어서, 관전류 노출자동조절 기법은 저선량 목표 표준편차(SD=44)와 고선량(목표 표준편차=33)의 두 가지 설정으로써 촬영하였다. 재구성 변수로서는 필터보정 역투영(FBP)와 반복적 재구성 방법을 설정하여, 전부 12개의 재구성 영상을 획득하였다(12=3 (80, 100, 120 kVp)${\times}2$ (저선량(목표SD=44), 고선량(목표SD=33))${\times}2$ (필터보정역투영, 반복적 재구성). 영상의 화질은 잡음의 세기(표준편차), 변조전달함수, 대조대잡음비(CNR)에 의하여 평가하였으며, 관전압과 관전류 노출자동조절 기법에서의 목표 선량과 대소 및 재구성 기법의 선택이 화질과 방사선량에 미치는 영향을 관찰하였다. 반복적 재구성 기법은 필터보정역투영 기법보다 영상 잡음을 대폭 감소시켰으며 이는 저선량의 경우 더욱 뚜렷하였다. 즉, 잡음의 세기는 관전류 노출자동조절의 설정이 고선량 (목표SD=33)과 저선량(목표SD=44)인 경우, 각각 평균 38%와 평균 46% 감소하였다. 반복적 재구성 기법에 의하여, 변조전달 함수에 의한 공간적 해상도의 평가에 있어서 미약한 감소를 보였으나, 이로써 잡음 저감과 대조대잡음비(CNR)에 있어서의 현저한 개선을 상쇄할 정도의 영향에는 미치지 못 하였다. 결과적으로, 관상동맥 전산화단층촬영 혈관조영 영상의 획득에서 있어서, 반복적 재구성 기법과 관전류 노출자동조정 기법을 동시에 사용하는 것은 영상의 화질을 개선하면서 공간적 해상도의 저하 등 그 부작용은 최소화함으로써, 합리적으로 획득 가능한 한 최소한의 선량 (ALARA)의 원칙에 충실한 실제 임상적 효과를 의미한다고 기대할 수 있다.