• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권8호
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• pp.2854-2863
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• 2023

Objective: To present a hybrid approach that incorporates a constrained beam-hardening estimator (CBHE) and deep learning (DL)-based post-refinement for metal artifact reduction in dental cone-beam computed tomography (CBCT). Methods: Constrained beam-hardening estimator (CBHE) is derived from a polychromatic X-ray attenuation model with respect to X-ray transmission length, which calculates associated parameters numerically. Deep-learning-based post-refinement with an artifact disentanglement network (ADN) is performed to mitigate the remaining dark shading regions around a metal. Artifact disentanglement network (ADN) supports an unsupervised learning approach, in which no paired CBCT images are required. The network consists of an encoder that separates artifacts and content and a decoder for the content. Additionally, ADN with data normalization replaces metal regions with values from bone or soft tissue regions. Finally, the metal regions obtained from the CBHE are blended into reconstructed images. The proposed approach is systematically assessed using a dental phantom with two types of metal objects for qualitative and quantitative comparisons. Results: The proposed hybrid scheme provides improved image quality in areas surrounding the metal while preserving native structures. Conclusion: This study may significantly improve the detection of areas of interest in many dentomaxillofacial applications.

• 핵의학기술
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• 제18권2호
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• pp.3-7
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• 2014

CT를 기반으로 감쇠보정이 시행되는 SPECT/CT 검사에서는 금속 삽입물에 의한 선속경화현상으로 인접한 부위의 과대평가를 유발하며, 영상의 질을 저하시킨다. 이에 대해, 본 연구에서는 인공고관절이 삽입된 팬텀을 이용하여 감쇠보정지도의 매개변수 변화에 따른 금속 인공물이 SPECT/CT 영상에 미치는 영향을 알아보고자 한다. SPECT/CT 장비는 Siemens사의 Symbia T16을 사용하였다. SPECT/PET 팬텀에 인공고관절을 삽입하고, CT영상에서 Bright Streak 영역에 직경 17 mm의 구를 배후방사능 대비 8배가 되도록 Tc-99m을 채웠다. 이후 감쇠보정지도에서 Wide Beam Coefficient[수동모드(0.1~0.9), 자동모드]변화에 따른 열소와 배후방사능의 계수를 측정하였고, 고관절의 유무에 따라 Metal과 Non-Metal의 병소 대 배후방사능 비(Region to Background Ratio, RBR)를 산출 및 비교 분석하였다. 수동모드의 값이 증가할수록 Metal과 Non-Metal의 열소 계수는 증가하는 경향을 나타냈으며, 수동모드 0.4와 0.5에서 두 군과의 열소 계수비가 가장 일치하게 나타났다(수동모드 0.4=1.001, 0.5=0.999). 또한 $RBR^{Metal}$과 $RBR^{Non-Metal}$의 비는 자동모드에서 1.135이였고, 수동모드 0.4와 0.5에서 통계적으로 유의한 차이를 보이지 않았다(0.4=0.999, 0.5=1.028, p=0.78). 감쇠보정지도에서 Wide Beam Coefficient의 자동모드는 13.52% 과 보정 되는 것을 알 수 있었으며, 수동모드 중 0.4와 0.5에서 인공물에 의한 과 보정을 최소화 할 수 있었다. 이를 활용하여 환자에게 적용하기 위해서는 추가적인 연구가 이루어져야 할 것이며, 고관절전치환술 환자의 인공고관절 주변에서 금속 인공물에 의한 과 보정을 감소시켜 진단능을 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다.

• 핵의학기술
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• 제16권2호
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• pp.35-43
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• 2012

CT를 기반으로 감쇠 보정이 시행되는 PET/CT 검사에서는 금속 삽입물에 의한 선속 경화 현상 (Beam Hardening Artifact)으로 인공물이 발생 된다. 이는 인접한 부위의 과대 혹은 과소 평가를 유발하는 감쇠 보정으로 인해 $^{18}F$-FDG의 섭취 변화를 가져오며 영상의 질과 비뇨 생식기 질환의 진단능을 저하시킨다. 따라서 본 연구에서는 PET/CT 영상의 질 향상을 위한 금속 인공물 저감 (Metal Artifact Reduction, MAR) algorithm 재구성방법의 유용성을 평가하고자 한다. 인공 고관절 삽입물에 대한 인공물을 평가하기 위해 SPECT/PET Phantom에 고관절 삽입물을 고정 하여 PET/CT를 진행했다. W/O MAR algorithm 영상과 MAR algorithm 영상에서 CT상에 나타나는 Bright streak, Dark streak, Metal과 Background의 영역에서의 표준화 섭취 계수(Standardized Uptake Value)의 변화를 분석하였다. 또한 본원에 내원한 고관절 전치환술을 시행한 15명의 환자에게서 W/O MAR algorithm과 MAR algorithm, 비 감쇠 보정 영상을 비교 평가하였다. W/O MAR algorithm 영상에서 SUV는 Bright streak 영역에서는 $0.98{\pm}0.48$ g/ml, Dark streak 영역에서는 $0.88{\pm}0.02$ g/ml, Metal 영역에는 $0.24{\pm}0.16$ g/ml, Background 영역은 $0.91{\pm}0.18$ g/ml로 측정되었다. 하지만 MAR algorithm 영상에서는 Bright streak 영역에서는 $0.88{\pm}0.49$ g/ml, Dark streak 영역은 $0.63{\pm}0.21$ g/ml, Metal 영역에서는 $0.06{\pm}0.07$ g/ml, Background는 $0.90{\pm}0.02$ g/ml로 측정되었다. MAR algorithm 적용 시 SUV가 평균적으로 감소 하였으며, W/O MAR algorithm 영상에서는 Bright streak영역에서 Background 보다 높게 측정되어 false positive uptake로 나타났으나 MAR algorithm 영상에서는 Background와 비슷한 농도와 SUV가 나타났고, false positive uptake가 관찰되지 않았다. 따라서 MAR algorithm을 적용하여 인공 고관절 삽입물 주변 조직의 과대 혹은 과소 감쇠 보정으로 인한 섭취의 증가를 줄일 수 있었다. 하지만 Dark streak 영역에서의 SUV 저하를 줄이기 위한 방안은 더욱 많은 연구가 이뤄져야 할 것이다. 고관절 삽입 인공물로 인해 발생하는 Bright streak 영역에서의 false positive uptake를 감소시키고 이와 인접해 있는 비뇨 생식기 질환에 W/O MAR algorithm과 MAR algorithm, 비 감쇠 보정 영상이 동시에 제공된다면 더욱 진단능을 향상 시킬 수 있으리라 생각된다.

• 한국추진공학회지
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• 제10권1호
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• pp.44-53
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• 2006

전산화 단층촬영법을 이용하여 탄소/탄소 목삽입재의 밀도 분포를 평가하였다. 전산화 단층촬영법의 Team hardening, 전기적 잡음 및 산란 X-ray의 영상을 보정하고 신호 대 잡음비를 높여 최적화할 때 측정된 탄소/탄소 복합재료의 밀도는 98.74%의 신뢰도 수준에서 ${\pm}0.01g/cm^3$ 분포를 갖는 것으로 평가되었다. 전산화 단층촬영 결과의 검증은 탄소/탄소 목삽입재를 절단하여 수침법에 의한 밀도 측정과 주사전자현미경 관찰을 통하여 수행되었으며 단층촬영 결과는 수침법에 의한 밀도 분포와 주사전자현미경의 영상과 일치하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제25회 추계학술대회논문집
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• pp.469-474
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• 2005

전산화 단층촬영법을 이용하여 탄소/탄소 목삽입재의 밀도 분포를 평가 하였다. 전산화 단층촬영 법의 Beam hardening, 전기적 잡음 및 산란 X-ray의 영상을 토정하고 신호 대 잡음비를 높여 최적화할 때 측정된 제작된 탄소/탄소 복합재료의 밀도는 98.74%의 신뢰도 수준에서 ${\pm}0.01g/cm^3$ 분포를 갖는 것으로 평가 되었다. 전산화 단층촬영 결과의 검증은 탄소/탄소 목삽입재를 절단하며 수침법에 의한 밀도 측정과 주사전자현미경 관찰을 통하여 수행되었으며 단층촬영결과는 수침법에 의한 밀도 분포와 주사전자현미경의 결과와 일치하였다.

• Imaging Science in Dentistry
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• 제50권2호
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• pp.153-159
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• 2020

Purpose: This study was conducted evaluate the influence of reconstruction parameters of micro-computed tomography (micro-CT) images on bone mineral density (BMD) analyses. Materials and Methods: The sample consisted of micro-CT images of the maxillae of 5 Wistar rats, acquired using a SkyScan 1174 unit (Bruker, Kontich, Belgium). Each acquisition was reconstructed following the manufacturer's recommendations(standard protocol; SP) for the application of artifact correction tools(beam hardening correction [BHC], 45%; smoothing filter, degree 2; and ring artifact correction [RAC], level 5). Additionally, images were reconstructed with 36 protocols combining different settings of artifact correction tools (P0 to P35). BMD analysis was performed for each reconstructed image. The BMD values obtained for each protocol were compared to those obtained using the SP through repeated-measures analysis of variance with the Dunnett post hoc test(α=0.05). Results: The BMD values obtained from all protocols that used a BHC of 45% did not significantly differ from those obtained using the SP (P>0.05). The other protocols all yielded significantly different BMD values from the SP(P<0.05). The smoothing and RAC tools did not affect BMD values. Conclusion: BMD values measured on micro-CT images were influenced by the BHC level. Higher levels of BHC induced higher values of BMD.

• 비파괴검사학회지
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• 제30권1호
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• pp.31-35
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• 2010

본 연구에서는 소형 로켓 모타의 3차원 단층촬영 영상을 자동 판독하는 프로그램을 개발하고자 하였다. 선속경화현상을 보정한 화소값 비교 방식으로 결함을 검출하였고, 정확한 결함의 임계값 설정을 위하여 모의결함시편을 제작하였다. 개발된 자동 판독 프로그램은 미접착, 균열, 이물질 및 기공을 검출할 수 있었으며, 150기에 대한 비교 판독한 결과 미접착과 균열은 육안 판독 결과와 동일한 결과를 나타냈고, 기공과 이물질은 판독자보다 많은 결함을 신속하게 검출할 수 있었다.

• 비파괴검사학회지
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• 제28권1호
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• pp.1-8
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• 2008

본 연구는 내압과 압축이 동시에 작용하는 오링의 변형 거동을 측정하기 위한 시험 기법을 개발하기 위함이다. 오링변형측정치구는 고압에서도 변형되지 않으며 오링변형측정치구 내의 두 곳에 홈을 파서 각각의 홈 안에 오링을 장착하도록 설계하였고 내압에 의한 오링의 압출 길이를 측정하기 위해 1 mm 및 0.1 mm의 압출 틈을 제작하였다. 오링의 변형 형상을 정확히 측정하기 위하여 선속경화현상 보정, 히스토그램 분석 및 불감대 영역 보정을 실시하였으며, 계면반응함수와 선확산함수를 이용하여 오링의 변형 길이를 측정하였다. 전산화 단층촬영은 22.3%의 압착상태에서 0, 1.378, 4.902, 9.804, 15.692 MPa의 압력을 가하여 실시하였으며, 각각의 압력에서 오링의 확장 지름, 접촉 길이 및 압출 길이를 측정하였다. 전산화 단층촬영의 측정 결과를 검증하기 위하여 유한요소법으로 오링의 변형 형상을 해석하였고, 수치해석법으로 실제 오링의 면적과 전산화 단층촬영에서 얻은 오링의 면적을 상호 비교하였다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제19권4호
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• pp.231-240
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• 2008

방사선치료계획시스템의 MU계산 결과를 포괄적이고 독립적으로 검증할 수 있고 빔데이터 관리를 위한 사용자 친화적인 프로그램을 개발하였다. 선량계산의 정확성을 향상시키기 위해서 축이탈 인자, 빔 경화효과, 비균질성 보정 등의 요소를 계산 알고리듬에 포함하였고 상시적 정도관리 결과로 측정된 빔데이터로의 경신이 용이하도록 하였다. 기준깊이, SSD 등의 측정조건이 다를 때에 보정하는 알고리듬을 구현하였다. 상용 스프레드시트의 워크시트 함수를 빔데이터베이스 접근에 사용하였고, Visual Basic for Application (VBA) 개발환경을 사용하여 graphic user interface (GUI)를 구현하였다. 프로그램의 정확도를 평가하기 위하여 동일한 빔 데이터를 가진 치료계획 시스템을 이용하여 213개의 경우에 대한 팬톰의 선량을 계산하고 비교하였다. 또한 3차원 입체조형방사선 치료를 받은 17명의 환자데이터로부터 108개의 MU계산 기록을 추출하여 본 프로그램에서 계산된 MU와 비교하였다. 가상의 팬톰을 대상으로 계산을 수행한 결과, 과도한 비균질 영역계산을 제외하면 계산된 MU가 치료계획시스템과 3% 이내에서 잘 일치하였고, 환자 데이터를 이용한 계산에서도 과도한 비균질 영역 계산을 제외한 모든 계산에서 최대오차가 5% 이하로 나타났다. VBA 및 Microsoft Excel 워크시트 인터페이스를 이용하여 임상에 이용될 빔데이터 자료의 자동 생성 및 빔데이터 비교 템플릿 등의 용이성이 판명되었다. 본 프로그램을 이용하여 치료계획시스템의 정확성을 포괄적으로 검증할 수 있으므로 치료계획시스템의 정도관리 및 환자의 독립적 선량검증을 효과적으로 수행할 수 있다. 빔데이터베이스 생성 기능을 이용하여 빔데이터의 주기적 관리 경신 및 대단위 빔데이터베이스의 모니터링을 효율적으로 수행할 수 있다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제28권2호
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• pp.101-108
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• 2016

목 적 : Brain LAB을 이용한 뇌 정위적 방사선 수술 계획에서 Metal artifact로 인한 정위적 좌표의 오류 발생시 Retro recon을 이용하여 수정하는 방법을 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : CT simulator(Bright Speed Elite, GE)를 이용하여 인체모형 팬텀(CIRS, PTW, USA)을 1.25 mm slice tickness로 촬영한 영상을 뇌정위적 방사선 수술계획 시스템(BrainLAB, Feldkirchen, Germany)을 사용하여 좌표인식의 유무와 선속경화 현상을 확인하였다. 또한 2.5 mm, 5 mm slice thickness로 촬영하여 Retro recon을 사용하여 1.25 mm slice로 재구성한 영상과 비교 분석 하였다. 위의 세 가지 영상의 질을 평가하기 위해서 특수의료장비 정도관리 중 표준팬텀검사 항목을 응용하여 확인하였다. 실제 오류가 발생했던 환자를 같은 방법으로 촬영하여 정위적 좌표의 오류 유무를 확인 하였다. 결 과 : 인체모형 팬텀을 스캔한 영상의 Brain LAB 좌표 인식 오류는 1.25 mm 획득한 영상 및 2,5 mm 획득 후 재구성한 영상과 5.0 mm 획득 후 재구성한 영상 모두 발생하지 않았다. 표준팬텀검사항목에 따른 대조도 분해능 검사에서는 세 가지 영상 모두 6.4 mm 이내로 식별 가능하였고, 공간분해능 검사에서도 1.0 mm 이하로 식별 가능하여 동일한 영상의 질을 나타냈다. 또한 노이즈는 모두 11 HU 이내였고, 균일도 검사에서도 모두 5 HU 이내로 나타났다. 오류가 발생했던 환자의 재구성 영상에서는 좌표인식이 가능하여 치료계획을 수립할 수 있었다. 결 론 : 본 연구를 통해 Brain LAB을 이용한 뇌 정위적 방사선 수술계획 수립 시 Retro recon 기능을 이용하여 선속경화현상에 의한 정위적 좌표인식의 오류를 수정할 수 있었다. 이 외에도 선속경화현상에 의한 영상의 질 저하 시 본 연구와 같은 영상 재구성 방법을 통해 개선함으로써 광범위한 치료계획에서의 적용도 가능할 것으로 보이며 이에 따른 다양한 연구를 통해 이상적인 치료계획을 할 수 있을 것으로 사료된다.