• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제23권4호
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• pp.229-233
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• 2012

광자선 출력측정시 업무 효율을 높이기 위한 소형 물팬톰(듀얼윈도우 팬톰)을 개발하였다. 이 팬톰은 고에너지 광자선의 출력측정뿐만아니라 선질지표의 결정에 적합하다. 이 팬톰은 두개의 창을 가지고 있으며 독립된 두 축에 의해 회전할 수 있도록 제작되어있다. 이 때 두 축은 전리함 이동 없이 조직팬톰선량비와 깊이선량율비를 결정하기 위한 것이다. 코발트조사기와 선형가속기의 고에너지 광자선을 이용하여 팬톰을 평가하였으며, 기준값과 비교할 때 Co-60의 경우 0.2% 그리고 가속기 x-선에 대해 1.4% 이내로 일치하였다. 이 팬톰은 발생 가능한 인적오차를 방지할 수 있기 때문에 일상의 출력측정에 매우 실용적이라고 본다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제10권2호
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• pp.73-81
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• 1999

단일광자방출촬영 (SPECT) 에 대한 산란보정은 영상질을 개선하고 영상을 정량분석하는데 중요한 역할을 한다. 본 연구의 목적은 몬테카를로 시뮬레이션을 이용하여 에너지 창을 이용한 세 가지 산란보정들에 대해 조사하는 것이었다. 몬테카를로 방법을 이용하여 Tc-99m에서 방출되는 광자의 history를 발생시키는 점선원과 Jaszack 팬텀에 대해 시뮬레이션하였다. 시뮬레이션을 위한 SPECT 시스템의 섬광체 NaI(T1) 는 두께 0.95 cm, 40 $\times$ 45 cm이었고, 조준기는 저에너지용 조준기를 사용하였다. 140 keV 에서 SPECT 에 대한 에너지 분해능은 9.8 %, 고유공간분해능은 0.32 cm 이었고, 화소크기는 0.3 $\times$ 0.3 $cm^2$이었다. 산란보정방법에는 컴프턴창을 이용한 방법 (CW), 세 개의 에너지창을 이용한 방법 (TW), 그리고 이중 광봉우리창을 이용한 방법 (DPW)을 사용하였다. DPW의 다항식 계수를 구하기 위해서 직경 20 cm인 팬텀안에서 깊이에 따라 점선원을 위치시켜 평면 영상을 얻었다. 에너지 창은 w1 = 92-125 keV, w2 = 124-126 keV, w3 = 126-140 keV, w4 = 140-154 keV, w5 = 154-156 keV으로 설정하였다. SPECT 투사영상은 360$^{\circ}$ 회전모드로 하여 120개를 얻었다. 회전반경은 15 cm이었다. 산란보정방법들은 삼중 에너지창을 이용한 방법은 cold sphere를 가진 Jaszack phantom 에서 참값에 가장 가까운 대조도를 주었고, hot sphere를 가진 Jaszack phantom에서 image recovery에 있어서 좋은 것으로 나타났다. 컴프턴 창을 이용한 방법은 대조도에 있어서 참값보다 과대평가되어 나타났고 이중 광봉우리창을 이용한 방법은 산란보정하기 전에 비해 대조 도는 좋아졌지만 참값에 비해 과소평가되어 나타났다. 조사된 세 가지 보정방법들은 개선된 영상 대조도를 보여주었다. 결론적으로, 산란보정에 대한 임상적용을 위해서는 SPECT 시스템에 실행하기 용이한 보정방법을 선택해하며, 정확한 정량분석을 위해서는 산란보정이 수행되어야 할 것이다.

• 대한핵의학회지
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• 제32권4호
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• pp.382-390
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• 1998

목적 : 이 연구의 목적은 SPECT 영상의 감쇠와 산란 현상을 보정하고 실제 임상 환경에서 상용하는 영상과 비교하여 그 효과를 평가하는 것이다. 그리고, 정확도가 개선된 영상에서 방사능양을 도출하여 SPECT 영상의 절대적인 정량화를 검증하는 것이다. 대상 및 방법: 직경이 20.0 cm인 원통형 팬톰에 삽입물로써 체적 25 ml의 폴리에틸렌 병을 6개 배치하고 배후와 다양한 비율을 이루도록 Tc-99m을 주입하였다. SPECT 기기로는 Trionix Triad xlt 20을 사용하였고 광피크 윈도 $126{\sim}154keV$, 산란 윈도 $101{\sim}123keV$에서 데이터를 얻었다. 이중에너지윈도(DEW) 방법과 Chang 방법을 사용하여 산란 및 감쇠 효과를 보정한 영상(SC+AC), 임상적으로 통용되고 있는 Chang 방법만을 사용하여 감쇠 효과를 보정한 영상(AC), 보정을 거치지 않은 영상(NONE)을 얻었다. SPECT 영상을 정량적으로 분석하기 위해 삽입물 대 배후의 방사능비(T/B), 영상대비, 절대방사능을 구하여 참값과 비교하였다. 결과: 관심영역 분석을 통한 T/B는 참값에 대하여 SC+AC 영상은 $1{\sim}20%$의 차이를 보였고 AC의 $24{\sim}37%$와 NONE의 $12{\sim}32%$에 비하여 개선되었다. 또한 SC+AC에서 영상 대비는 참값 1에 대하여 0.92로써 AC의 0.77, NONE의 0,80에 비하여 향상되었다. SPECT 영상에서 얻은 절대방사능 값은 SC+AC 영상이 참값에 대하여 $1{\sim}11%$의 오차를 나타냈으나, AC의 $22{\sim}47%$, NONE의 $2{\sim}16%$에 비하여 정확하였다. 그리고 대상물이 10.0 cm의 심부에 있을 때 절대방사능 값은 SC+AC에서 24%의 감소, AC에서 10%의 증가, NONE에서 40%의 감소를 보였다. 결론: 이 연구에서 사용한 DEW와 Chang방법에 의한 산란 및 감쇠 보정은 임상에 쉽게 적용할 수 있으며, 삽입물 대 배후의 방사능비와 영상 대비를 개선하였고 절대방사능을 정확하게 산출할 수 있었다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제45권2호
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• pp.135-143
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• 2022

In SPECT image, scatter count is the cause of quantitative count error and image quality degradation. This study is to evaluate the accuracy of CT based SC(CTSC) and energy window based SC(EWSC) as the comparison with existing Non SC. SPECT/CT images were obtained after filling air in order to acquire a reference image without the influence of scatter count inside the Triple line insert phantom setting hot rod(^99mTc 74.0 MBq) in the middle and each SPECT/CT image was obtained each separately after filling water instead of air in order to derive the influence of scatter count under the same conditions. For EWSC, 9 sub-energy windows were set additionally in addition to main energy window(140 keV, 20%) and then, images were acquired at the same time and five types of EWSC including DPW(dual photo-peak window)10%, DEW(dual energy window)20%, TEW(triple energy window)10%, TEW5.0%, TEW2.5% were used. Under the condition without fluctuations in primary count, total count was measured by drawing volume of interest (VOI) in the images of the two conditions and then, the ratio of scatter count of total counts was calculated as percent scatter fraction(%SF) and the count error with image filled with water was evaluated with percent normalized mean-square error(%NMSE) based on the image filled with air. Based on the image filled with air, %SF of images filled with water to which each SC method was applied is non scatter correction(NSC) 37.44, DPW 27.41, DEW 21.84, TEW10% 19.60, TEW5% 17.02, TEW2.5% 14.68, CTSC 5.57 and the scatter counts were removed the most in CTSC and %NMSE is NSC 35.80, DPW 14.28, DEW 7.81, TEW10% 5.94, TEW5% 4.21, TEW2.5% 2.96, CTSC 0.35 and the error in CTSC was found to be the lowest. In SPECT/CT images, the application of each scatter correction method used in the experiment could improve the quantitative count error caused by the influence of scatter count. In particular, CTSC showed the lowest %NMSE(=0.35) compared to existing EWSC methods, enabling relatively accurate scatter correction.

• 핵의학기술
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• 제19권2호
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• pp.93-101
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• 2015

SPECT영상에서 산란계수는 정량적 계수오차와 영상품질 저하의 요인이다. 이에 다양한 산란보정(Scatter Correction, SC)방법이 연구되어 왔으며, 본 연구에서는 기존의 에너지창(Energy Window, EW) 기반 SC(EWSC)와의 비교로 SPECT/CT에서 사용되는 CT 기반 SC(CTSC)의 정확성을 평가하고자 한다. 중앙에 열소막대(hot rod, 74.0 MBq)를 설정한 Triple line insert 팬텀의 내부에 산란계수의 영향이 없는 기준영상의 획득을 위하여 공기를 채운 후 SPECT /CT영상을 획득하였고, 같은 조건에서 산란계수의 영향을 유도하기 위하여 공기대신 물을 채운 후 SPECT/CT영상을 각각 별도로 획득하였다. 두 조건 모두 Astonish(iterative : 4, subset : 16) 재구성 방법과 CT감쇠보정을 공통 적용하였고, 물을 채운 영상에 비산란보정(NSC), EWSC, CTSC 3가지 유형의 산란보정방법을 사용하였다. EWSC를 위하여 주(=peak) 에너지창(140 keV, 20%) 이외에 보조 에너지창 9개를 추가 설정한 후 영상을 동시 획득하였고, EWSC의 종류는 DPW(dual photopeak window) 10%, DEW (dual energy window)20%, TEW(triple energy window)10%, TEW5.0%, TEW2.5% 5가지를 사용하였다. 일차(primary)계수의 변동이 없는 조건하에, 두 조건의 영상에 VOI를 그려 총계수를 측정한 후 총계수 중 산란계수의 비를 %SF(percent scatter fraction)로 구하고, 공기를 채운 영상을 기준으로 물을 채운 영상과의 계수차이를 %NMSE (per cent normalized mean-square error)로 평가하였다. 공기를 채운 영상을 기준으로 각 산란보정방법이 적용된 물을 채운 영상의 %SF는 NSC 37.44, DPW 27.41, DEW 21.84, TEW10% 19.60, TEW5% 17.02, TEW2.5% 14.68, CTSC 5.57로 CTSC에서 제거된 산란계수가 가장 많았으며, %NMSE는 NSC 35.80, DPW 14.28, DEW 7.81, TEW10% 5.94, TEW5% 4.21, TEW2.5% 2.96, CTSC 0.35로 CTSC에서 가장 낮게 나타났다. SPECT/CT영상에서 실험에 사용된 각 산란보정 방법의 적용은 산란계수의 영향으로 발생된 정량적 계수오차를 개선시킬 수 있었다. 특히, CTSC의 경우 기존의 EWSC방법들과 비교하여 가장 낮은 %NMSE (=0.35)를 보여 비교적 정확한 산란보정이 가능하였다.

• 핵의학기술
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• 제14권1호
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• pp.67-72
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• 2010

본원에서는 비심장 수술환자의 수술 전후 심장사건의 위험도 평가를 위해 심근관류 SPECT를 시행하고 있다. 암환자의 경우 수술 전에 전신 뼈 검사 혹은 전신 PET 검사로 암 전이 여부 확인 후 심근관류 SPECT를 시행하여 불필요한 검사 처방을 막고 있다. 하지만 단기 병동 입원 환자의 경우 재원 일수를 줄이고자 전신 뼈 검사 후 최소 16시간의 간격을 두고 $^{201}Tl$ 심근관류 SPECT를 시행하는 경우가 있지만 아직까지 서로 다른 동위원소 투여로 인한 crosstalk contamination의 영향에 대한 평가가 제대로 이루어지지 않은 실정이다. 따라서 본 연구에서는 anthropomorphic torso phantom을 이용한 실험과 실제 환자 데이터를 이용하여 이에 대한 유효성 검정을 시행하고자 한다. 2009년 8월부터 9월까지 서울아산병원 핵의학과에서 $^{201}Tl$ 심근관류 SPECT를 시행한 87명의 환자를 대상으로 연구 분석하였다. $^{201}Tl$ 심근관류 SPECT 시행 전날 전신 뼈 스캔 시행 여부에 따라 환자를 분류하였고 $^{201}Tl$ 심근관류 SPECT 촬영 시 이중 에너지 창을 이용하여 영상을 획득하였다. 획득한 영상에서 $^{201}Tl$ 창과 $^{99m}Tc$ 창에서 계수된 카운트의 비율을 전날 전신 뼈 검사의 시행 유무에 따라 비교 분석하였다. 실험에는 anthropomorphic torso phantom을 사용하였으며 심근($^{201}Tl$)과 심근 이외의 부분($^{99m}Tc$)에 각각 14.8 MBq, 44.4 MBq를 투여 하였다. 영상획득은 시간 간격을 두고 게이트 법 적용 없이 $^{201}Tl$ 심근관류 SPECT를 시행하여 얻었고 Xeleris ver 2.0551를 이용하여 공간 분해능을 측정 분석하였다. 수집한 환자 데이터에서 $^{201}Tl$ 창과 $^{99m}Tc$ 창에서 계수된 카운트 비율 비교 결과 전날 전신 뼈 스캔을 시행한 경우 Bone tracer 주입 후 12시간에서 24시간까지의 비율이 Ventri에서는 1:0.411 에서 1:0.114, Infinia에서는 1:0.249에서 1:0.079로 지수함수적으로 감소하며 시간 경과에 따라 유의한 차이(Ventri p=0.0001, Infinia p=0.0001)를 나타내었다. 또한 전신 뼈 스캔을 시행하지 않은 경우의 비율은 Ventri에서 평균 1:$0.067{\pm}0.006$, Infinia에서 1:$0.063{\pm}0.007$로 나타났다. Phantom 실험 후 공간 분해능 측정 결과는 $^{99m}Tc$의 첨가 여부와 시간 경과에 따라서 FWHM의 유의한 변화는 나타나지 않았다 (p=0.134). Anthropomorphic torso phantom을 이용한 실험과 환자 데이터 분석을 통해 bone tracer 주입 16시간 이 후에 시행된$^{201}Tl$ 심근관류 SPECT 영상은 $^{99m}Tc$에 의해 공간 분해능에 유의한 영향을 받지 않는다는 것을 확인하였다. 하지만 이는 영상의 질적 평가만 이루어진 것으로 환자의 피폭과 검사의 정밀도 및 정확도에 관한 연구가 추가로 필요한 실정이다. 추후 서로 다른 동위원소 사용에 따른 crosstalk contamination의 영향에 대한 정확하고 표준화된 유효성 검정으로 검사 간격에 대한 정확한 가이드라인 제시가 이루어져야 할 것이다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제9권3호
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• pp.163-173
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• 1998

핵의학 단층촬영기를 이용하여 몸 안에서 일어나는 신진대사, 혈류량 공급, 생화학적 변화, 또는 뇌에서의 도파민 운반체, 수용체 등의 영상을 획득한 후 정량화할 수 있다면 환자의 조기진단뿐만 아니라 치료계획을 세우고 치료경과 등을 객관적으로 측정하는데 매우 유용할 것이다. 그러나 물리적 요소들인 감쇠, 산란, 부분용적 효과, 노이즈, 그리고 재구성 알고리즘 등은 SPECT 의 디자인에 관계없이 영상의 정성적 또는 정량적 결과에 영향을 미친다. 본 논문에서는 뇌 촬영용 단일 결정 SPECT와 뇌 모형 팬텀을 이용하여 물리적 요소들 중 특히 감쇠와 산란의 영향을 정량화하고 보정 방법에 따른 결과를 정량 분석하였다. 산란 보정은 주 에너지 창 140keV$\pm$10% (126～154 keV)와 산란에너지 창 119keV$\pm$6% (112～126keV)를 이용하여 데이터를 획득한 후 산란 에너지 창의 100%를 빼주는 방법을 적용하였다. 영상 재구성은 차단주파수 0.95cycles/cm와 차수 10을 적용한 저역통과 Butterworth 여과기로 여과하여 여과후 역투사 방법으로 재구성하였다. 감쇠 상수는 산란 보정을 하지 않은 경우와 한 경우에 따라 각각 0.12cycles/cm 와 0.15cycles/cm 를 적용하여 뇌 내에서의 균일한 감쇠계수로 가정하고 Chang 방법에 의하여 감쇠에 대한 보정을 하였다. 정량분석을 위해 기저핵이 뚜렷이 보이는 3개의 단층면을 선택하여 기저핵과 그 외 뇌 영역에 관심영역을 구하였다. 산란보정을 하지 않았을 때 감쇠보정을 한 후의 ROI 값은 감쇠 보정전 ROI 값에 비해 기저핵 2.20배 배후 방사능 2.10배였다. 반면에 감쇠보정 후와 감쇠보정 전의 기저핵과 배후방사능의 비율은 매우 비슷했다. 산란보정을 한 후 감쇠보정을 한 ROI 값은 감쇠보정 전 ROI 값과 비교할 때 기저핵 2.69 배 배후 방사능 2.64 배로 뇌 영상의 절대적 정량적 분석을 위해서는 반드시 감쇠 보정이 필요한 것을 보여준다. 기저핵과 배후 방사능의 참값 비율이 6.58, 4.68, 1.86 일 때 산란 보정과 감쇠보정을 한 경우는 참값의 76%, 80%, 82%로 측정하였고 감쇠보정을 하지 않은 경우는 75%, 81%, 81%로 측정하였다. 참값의 비율이 낮을수록 참값에 가깝게 측정하였으나 산란과 감쇠보정을 한 경우에도 참값에 비해 약 20% 의 과소평가를 볼 수 있었다. 이는 본 논문에서 자세히 다루지 않은 부분용적 효과와 재구성 알고리즘 그리고 위에서 적용한 대략적인 감쇠와 산란보정 방법의 원인으로 사료되며 앞으로 더욱 연구되어야 할 분야이다.

• Radiation Oncology Journal
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• 제18권4호
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• pp.345-354
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• 2000

목적 : 방사선조사야를 확인하는 보편적인 방법인 linacgram은 저대조도(low contrast)의 영상을 보여주고 있어 정확한 영상을 확인하는데 문제점이 있다. 따라서 본 연구는 linacgram의 대조도를 높이는 저가형 확인방법을 모색하여 영상판독과 조사야 확인에 도움이 되고자 한다. 대상 및 방법: 인체모형을 사용하여 얻어진 필름 영상을 필름전용 스캐너(Diagnostic Pro)를 통해 Optical Density Scan, Histogram Equalized, Linear Histogram Based (HB), Linear Histogram Independent, Linear Optical Density (OD) Logarithmic 및 Power, Square Root scan 방식으로 디지털화 하였다. 각기 다른 방식으로 전산 입력된 영상의 신호분포도를 얻어 signal intensity를 비교한 후 pailette fitting 방식을 통해 영상을 재구성하였고 재구성된 영상을 비교 분석하였다. 실제 치료에서 얻어진 각 인체 부위별 linacgram도 동일한 방법으로 처리한 후 화질 개선도를 알아 보았다. 결과 : 인체모형을 통해 얻어진 영상의 신호 분포영역은 Logarlthmic 방식을 선택했을 때 최소값인 3192가 나왔고 Square Root방식을 사용했을 때 최대값인 21940가 나왔다. 이러한 값들을 모니터 상에서 구현할 수 있는 256 gray scale로 바꾸어 보았을 때 7$\~$30$\%$ 만 사용되어지고 있음을 알수 있었다. Pallette fitting 방식을 통하여 모니터의 최대표현 값인 256 계조도로 Gray Scale Expansion (GSE) 함으로써 모니터가 지원하는 8bit gray scale pallette의 전범위를 사용하여 대조도가 개선되었다. 임상에서 얻어진 각 인체 부위별 무릎관절, 두경부, 폐, 골반영상에서도 GSE 처리하여 얻어진 영상이 해부학적 구조를 판독하는데 도움이 죄었다. 결론 : GSE 영상의 재구성은 대조도를 증가 시킬뿐 아니라 인체내 관심부위의 농도분포를 별도로 재구성할 수 있으므로 이중방사선조사(double exposure)에 의해 발생되는 화질의 저하를 보정함으로써 화질 개선을 가능하게 하였다. Linacgram 화질 개선은 simulation image 및 치료계획에서 발생한 DRR과 multi-layer 중첩영상 분석에 사용할 수 있으며 영상 비교 시 치료부위의 신속하고 정밀한 확인을 가능하게 하였다.