• 제목/요약/키워드: CT simulation

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에너지 변조 필터로 구현한 이중 에너지 콘빔 CT의 에너지 스펙트럼 평가 연구 (Analysis of Beam Hardening of Modulation Layers for Dual Energy Cone-beam CT)

  • 안소현;조삼주;금기창;최상규;이레나
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제27권1호
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    • pp.8-13
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    • 2016
  • 이중 에너지 콘빔 CT는 원자번호가 다른 두 물질을 구분해낼 수 있다는 장점을 가진다. 이중 에너지 콘빔 CT를 구현하는 여러 가지 방법 중, 에너지 변조 필터(modulation layer)에 기반한 이중 에너지 콘빔 CT의 원리는 x-선 발생창의 절반을 구리와 같은 에너지 변조 필터로 차단하면, 차단되지 않은 곳에서는 원래의 관전압에 해당하는 x-선 스펙트럼이 발생하고 에너지 변조 필터로 가려진 부분에서는 저에너지 x-선이 감소된 x-선 스펙트럼이 발생하여 한 번의 스캔에서 두 가지 스펙트럼을 획득할 수 있다는 것이다. 우리는 에너지 변조 필터를 이용한 이중 에너지 콘빔 CT 구현의 가능성을 평가하기 위하여 다양한 두께의 에너지 변조 필터에 의해 생성되는 x-선 스펙트럼을 몬테칼로 전산모사를 이용하여 획득하였다. 전산모사 결과를 검증하기 위하여 동일한 콘빔 CT 시스템에서 CdTe 검출기를 이용하여 50~100 kVp에 대하여 스펙트럼을 측정하였고, 80 kVp 관전압에 대하여 실험과 전산모사로 획득한 스펙트럼의 평균 에너지가 유사함을 확인하였다. 또한 에너지 변조 필터의 두께를 2.0 mm로 하였을 때 스펙트럼의 평균 에너지는 80과 120 kVp에 대하여 각각 1.67, 1.52배까지 증가함을 확인하였다. 따라서 에너지 변조 필터를 사용하면 하나의 x-선 발생장치를 이용하여 가상의 이중 에너지 선원을 구현할 수 있음을 확인하였다.

Pharmacokinetic Compartment Modeling을 이용한 나선식 CT에서의 간암-간 대조 곡선의 Simulation (Simulation of lesion-to-liver contrast difference curves in Dynamic Hepatic CT with Pharmacokinetic Compartment Modeling)

  • S.J. Kim;K.H. Lee;J.H. Kim;J.K. Han;B.G. Min
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제20권2호
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    • pp.173-182
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    • 1999
  • 조영 증강제를 이용한 나선식 CT는 간 질환을 진단하는데 있어 중요한 역할을 하고있음에도 불구하고 진단의 효율을 최적화하는 프로토콜은 명확하게 알려져 있지 않다. 따라서 나선식 CT에서의 간암-간 대조 곡선을 모의 실험(simulation) 하여 다양한 요소들이 시간-조영 곡선에 어떻게 영향을 미치는지 파악하고, 또한 CT 검사 전에 모의 실험을 하여 이론적으로 최적의 스캔을 할 수 있도록 하기 위하여 약동학(pharmacokinetics)에 기초한 compartment model을 구성하였다. 간암, 간, 대동맥 및 간문맥 등을 각 구획(compartment)으로 설정하여 각 구획에서의 미분방정식을 얻은 후 적분하여 Hounsfield unfit 값을 조영제 주입 후 시간의 함수로 얻었으며 각 구획의 시간-조영 곡선을 출력하였다. 구현한 프로그램에서는 간암의 크기 및 종양 혈관의 분포 등과 같은 간암의 성질, 간경화의 정도에 따른 간 혈관 공급의 양상 및 조영제의 부피, 농도, 주입 속도 등의 조영제 주입 방법, 환자의 몸무게, 키 등의 환자의 신체 계수, 그리고 심박출량 등의 환자의 혈역학적 계수 등을 입력 받아 간암을 비롯한 각 구획의 시간-조영 곡선 및 간-간암 대조 곡선을 출력할 수 있도록 하였다. 모델링을 통해 얻은 조영 증강 곡선은 같은 환경하에서 얻은 24명의 환자 데이터와 비교하여 유사한 결과를 얻을 수 있었으며, 조영 증강제 주입 방법의 변화가 간암-간 대조 곡선에 미치는 영향을 비교할 수 있었다.

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CT 영상을 이용한 무릎관절 모의 치환 시술 환경 (Surgical Simulation Environment for Replacement of Artificial Knee Joint)

  • 김동민
    • 전기전자학회논문지
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    • 제7권1호
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    • pp.119-126
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    • 2003
  • CT 영상을 이용하여 인공 무릎관절 모의 치환 시술 환경 구축에 관한 방법을 제시한다. 관절의 3차원 형상의 재구성에 필요한 정보는 영상처리 기법을 이용하여 연속된 CT 영상으로부터 노이즈 제거와 포인트 데이터를 추출하며, 추출된 포인트 데이터는 영상의 해상도와 함께 생역학에서 제시한 역학적 축을 기준으로 실측의 3차원 형상으로 재구성된다. 재구성된 형상은 PC 기반에서 구현된 모의시술 프로그램을 통하여 관절 운동의 해석과 접촉면 해석을 지원하며, 조이스틱과 마우스등을 이용하여 인공관절의 치환과 절단을 가상으로 실행할 수 있도록 하였다. 또한 인공 관절의 접합부에 대한 접촉면 해석을 통하여 시술에 대한 정합성과 연골 부위의 마모성 예측을 시각화하였다.

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Application of 3D Simulation Surgery to Orbital Wall Fracture : A preliminary Case Study

  • Choi, Jong-Woo
    • Journal of International Society for Simulation Surgery
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    • 제1권1호
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    • pp.16-18
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    • 2014
  • The orbit has a very special anatomical structure. The complex anatomical structure should be restored when we encounter the patient with orbital wall fracture. Unless these specific anatomy were reconstructed well, the patient should suffer from various complications such enophthalmos, diplopia or orbital deformity. In addition, because the patient has a his own specific orbital shape, individualized approach will be necessary. The aim of this trial is to try to restore the original orbit anatomy as possible based on the mirrored three dimensional CT images based on the computer simulation. Preoperative computed tomography (CT) data were processed for the patient and a rapid prototyping (RP) model was produced. At the same time, the uninjured side was mirrored and superimposed onto the traumatized side, to create a mirror-image of the RP model. In order to restore the missing skipped images between the cuts of CT data because of the thinness of the orbital walls, we manipulated the DICOM data for imaging the original orbital contour using the preoperatively manufactured mirror-image of the RP model. And we fabricated Titanium-Medpor to reconstruct three-dimensional orbital structure intraoperatively. This prefabricated Titanium-Medpor was then inserted onto the defected orbital wall and fixed. Three dimensional approach based on the computer simulation turned out to be very successful in this patient. Individualized approach for each patient could be an ideal way to manage the traumatic patients in near future.

전산화단층촬영 시뮬레이션 프로그램의 임상교육 효과에 관한 연구 (A Study into the Effect of the CT Simulation Program on Clinical Education)

  • 김용완;김정삼;이경록
    • 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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    • 제32권4호
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    • pp.445-451
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    • 2009
  • 전산화단층촬영 시뮬레이션 프로그램은 환자가 받는 방사선 피폭 선량에 전혀 관계가 없으면서 임상에서 사용하는 고가의 의료 장비와 같은 모의실험을 함으로써 양질의 교육효과를 얻을 수 있다. 이러한 프로그램의 장점을 최대한으로 이용하기 위하여 강의 교안을 만든 다음 교육을 실시하였다. 이론교육만 실시한 학생을 대조군으로, 이론교육과 시뮬레이션 교육을 동시에 실시한 학생을 실험군으로 분류하여 면접평가 하였다. 대조군과 실험군의 평가를 시행한 결과 실험군의 성적이 월등히 향상됨을 알 수 있었다. 그러므로 시뮬레이션 프로그램은 학생들과 임상을 앞둔 방사선사에게 양질의 교육 자료로 활용될 것으로 사료된다.

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강우유출수와 비점오염물질을 저감하기 위한 최적관리기법의 적용 (Application of BMP for Reduction of Runoff and NPS Pollutions)

  • 원철희;신민환;신현준;임경재;최중대
    • 한국농공학회논문집
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    • 제55권5호
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    • pp.1-7
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    • 2013
  • The objective of this research was to experimentally test the effect of tillage methods on the reduction of runoff, non-point source (NPS) pollution load, sediment and discharge under a rainfall simulation. We used the runoff plots of $5m{\times}30m$ ($L{\times}W$) in size. Experimental treatments were conventional tillage (CT), CT-rice straw bundle (CT-RSB) and two no-till (NT) plots; slope of 3 % or 8 % ; and rainfall intensity of 30 mm/hr. The rainfall simulation was conducted to three times. The time to initial runoff from NT plots was less than that from CT plots regardless of the slope and it was delayed about 65~90 % compared to that of CT plot. And sediment discharge of 8 % slope reduced to 55 % compared to CT plot. But the sediment discharge was not occurred at 3 % slope. The NT and CT-RSB methods have a great possibility of reducing runoff and NPS pollution loads. Runoff rate of NT plots was significantly lower than those of CT plot. The average NPS pollution loads of the NT plots and CT-RSB plot reduced about 55~80 % and 2.1~40 % compared to those of the CT plots, respectively. It was also shown that runoff and NPS pollution loads reduction by NT method could be very significant and contribute to improve the water quality of streams in agricultural regions. It was concluded that the use of NT method on agricultural fields could reduce soil erosion and muddy runoff significantly and help improve the water quality and aquatic ecosystem.

Exploring Students Competencies to be Creative Problem Solvers With Computational Thinking Practices

  • Park, Young-Shin;Park, Miso
    • 한국지구과학회지
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    • 제39권4호
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    • pp.388-400
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    • 2018
  • The purpose of this study was to explore the nine components of computational thinking (CT) practices and their operational definitions from the view of science education and to develop a CT practice framework that is going to be used as a planning and assessing tool for CT practice, as it is required for students to equip with in order to become creative problem solvers in $21^{st}$ century. We employed this framework into the earlier developed STEAM programs to see how it was valid and reliable. We first reviewed theoretical articles about CT from computer science and technology education field. We then proposed 9 components of CT as defined in technology education but modified operational definitions in each component from the perspective of science education. This preliminary CTPF (computational thinking practice framework) from the viewpoint of science education consisting of 9 components including data collection, data analysis, data representation, decomposing, abstraction, algorithm and procedures, automation, simulation, and parallelization. We discussed each component with operational definition to check if those components were useful in and applicable for science programs. We employed this CTPF into two different topics of STEAM programs to see if those components were observable with operational definitions. The profile of CT components within the selected STEAM programs for this study showed one sequential spectrum covering from data collection to simulation as the grade level went higher. The first three data related CT components were dominating at elementary level, all components of CT except parallelization were found at middle school level, and finally more frequencies in every component of CT except parallelization were also found at high school level than middle school level. On the basis of the result of CT usage in STEAM programs, we included 'generalization' in CTPF of science education instead of 'parallelization' which was not found. The implication about teacher education was made based on the CTPF in terms of science education.

CT기술 가치평가에 관한 연구 (A Study for CT Technology Valuation Methods)

  • 함형범;이양선;김기훈;정우채
    • 한국멀티미디어학회논문지
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    • 제9권8호
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    • pp.1086-1094
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    • 2006
  • CT는 문화콘텐츠를 만들어내는데 직 간접적으로 활용되는 모든 관련 지식과 기술이다. 최근 문화콘텐츠 산업의 폭발적인 성장과 기술의 첨단화 추세에 따라 CT에 대한 수요가 급증하고 있다. 본 연구는 CT의 R & D 성과와 기술 확산 촉진을 위하여 개발 및 거래대상 기술의 가치평가 방법을 제시하고 시뮬레이션을 통해 그 가치를 추정하기 위한 것이다. 이를 위하여 CT의 분류와 특성을 기술하고, 학계 및 실무에서 개발한 기술 가치평가 방법을 고찰하여 CT기술 가치평가모델을 연구하였다.

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ViewRay MRIdian System을 이용한 MRI only based plan의 유용성 고찰 (A study of usefulness for the plan based on only MRI using ViewRay MRIdian system)

  • 전창우;이호진;안범석;김찬용;이제희
    • 대한방사선치료학회지
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    • 제27권2호
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    • pp.131-143
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    • 2015
  • 목 적 : MRI를 기반으로 한 CT fusion plan과 MRI only based plan을 비교함으로써 MRI only plan의 유용성을 평가하고, 나아가 Simulation과 치료계획을 포함한 방사선치료의 전 과정을 CT 촬영 없이 MRI 영상으로 구성하여 실시간 MR-IGRT를 구현하고자 한다. 대상 및 방법 : 본원에서 사용중인 BBB CT (Brilliance Big Bore CT, 16slice, Philips)와 Viewray MRIdian System (Viewray, USA)으로 환자 11명(Head and Neck 1명, Breast 5명, Lung 1명, Liver 3명, Prostate 1명)을 대상으로 CT & MR simulation 및 치료계획을 세웠다. Head and Neck, Breast, Prostate환자는 자유호흡(Free Breathing) 상태로, Lung과 Liver 환자는 흡기 호흡중지(Inhalation Breathing Holdng)상태로 Simulation을 진행하였다. Viewray의 Bore 크기 및 Coil 위치를 고려하여 환자 자세 및 고정기구를 동일한 조건을 유지하여 CT simulation을 시행하였다. Viewray MRIdian 시스템을 이용하여 MR 영상을 기반으로 한 CT fusion plan과 CT fusion 없이 [ICRU 46]에서 권고하는 폐, 공기, 뼈의 전자밀도를 입력한 동일한 조건의 MR only plan을 세웠다. Head and Neck, Breast, Prostate는 IMRT, Lung과 Liver 는 Gating치료계획을 세웠고, 치료계획의 평가는 PTV의 균질성 지표 (Homogeneity Index, HI)와 일치성 지표 (Conformity Index, CI), 그리고 각 PTV와 OAR의 DVH와 선량차이를 각각 비교하였다. 결 과 : 두 치료계획간 치료부위별 PTV에 대한 HI 값의 차이는 Head and Neck, Breast, Lung, Liver, Prostate 부위별로 각각 0.089, 0.26, 0.67, 0.2, 0.4%로 나타났으며, CI 값의 차이는 부위별로 각각 0.043, 0.84, 0.68, 0.46, 0.3%로 두가지 평가 값 모두 Head and Neck 부위가 가장 작은 차이를 나타냈다. PTV에 대한 평균선량 차이는 치료부위별로 각각 0.07, 0.29, 0.18, 0.3, 0.18 Gy로 나타났다. 이를 백분율로 나타냈을 때 0.06, 0.7, 0.29, 0.69, 0.44%으로 모두 1% 이하의 차이를 보였다. 두경부암의 각 OAR은 전체적으로 0.01~0.12 Gy의 평균선량 차이를 보였으며, 유방암은 0.04~0.06 Gy, 폐암에서는 0.01~0.21 Gy, 간암은 0.06~0.27 Gy, 전립선암은 0.02~0.23 Gy의 평균선량 차이를 나타냈다. 결 론 : MR 영상을 이용한 치료계획은 연부조직에서 탁월한 대조도를 나타낼 뿐만 아니라 CT fusion한 MR 치료계획과 비교했을 때 PTV의 HI, CI, 선량차이 모두 1%미만의 차이를 보였으며, OAR의 경우 비균질한 조직이 많은 부위일수록 최대 0.89 Gy 선량차이를 보였다. 이결과를 토대로 두경부암, 부분적 유방암이나 전립선암등 비균질도 차이가 적은 부위에는 CT촬영 없이 MR 영상만을 이용한 방사선치료의 가능성을 확인 할 수 있었다.

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Sparse view CT에서 inpainting 방법을 이용한 사이노그램 복원의 영상 재구성 (Image Reconstruction of Sinogram Restoration using Inpainting method in Sparse View CT)

  • 김대홍;백철하
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제11권7호
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    • pp.655-661
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    • 2017
  • 방사선 치료 전 환자 위치 확인을 위해 수행하는 콘빔 CT 촬영에서 환자 선량 감소를 위해 Sparse view CT가 사용되고 있다. 본 연구는 시뮬레이션과 실험을 통해 선형보간법과 inpainting 방법을 이용하여 사이노그램의 sparse 데이터 복원하고 평가하는 것이다. 사이노그램 복원은 여러 간격의 각도로 획득된 영상에 적용되었다. 복원된 사이노그램은 역투영재구성법으로 재구성되었고, 그 결과를 평균제곱근오차와 영상의 프로파일로 나타내었다. 결과에 따르면, 평균제곱근오차와 영상 프로파일은 투영 각도와 복원법에 의존하였다. 시뮬레이션과 실험 결과에서 inpainting 복원법은 선형보간법에 비해 사이노그램의 복원 측면에서 개선된 결과를 보여주었다. 따라서, inpainting 방법은 환자 선량을 감소시키면서 영상화질을 유지시키는데 기여할 수 있을 것이다.