• 제목/요약/키워드: Imaging fusion

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A Comprehensive Analysis of Deformable Image Registration Methods for CT Imaging

  • Kang Houn Lee;Young Nam Kang
    • 대한의용생체공학회:의공학회지
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    • 제44권5호
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    • pp.303-314
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    • 2023
  • This study aimed to assess the practical feasibility of advanced deformable image registration (DIR) algorithms in radiotherapy by employing two distinct datasets. The first dataset included 14 4D lung CT scans and 31 head and neck CT scans. In the 4D lung CT dataset, we employed the DIR algorithm to register organs at risk and tumors based on respiratory phases. The second dataset comprised pre-, mid-, and post-treatment CT images of the head and neck region, along with organ at risk and tumor delineations. These images underwent registration using the DIR algorithm, and Dice similarity coefficients (DSCs) were compared. In the 4D lung CT dataset, registration accuracy was evaluated for the spinal cord, lung, lung nodules, esophagus, and tumors. The average DSCs for the non-learning-based SyN and NiftyReg algorithms were 0.92±0.07 and 0.88±0.09, respectively. Deep learning methods, namely Voxelmorph, Cyclemorph, and Transmorph, achieved average DSCs of 0.90±0.07, 0.91±0.04, and 0.89±0.05, respectively. For the head and neck CT dataset, the average DSCs for SyN and NiftyReg were 0.82±0.04 and 0.79±0.05, respectively, while Voxelmorph, Cyclemorph, and Transmorph showed average DSCs of 0.80±0.08, 0.78±0.11, and 0.78±0.09, respectively. Additionally, the deep learning DIR algorithms demonstrated faster transformation times compared to other models, including commercial and conventional mathematical algorithms (Voxelmorph: 0.36 sec/images, Cyclemorph: 0.3 sec/images, Transmorph: 5.1 sec/images, SyN: 140 sec/images, NiftyReg: 40.2 sec/images). In conclusion, this study highlights the varying clinical applicability of deep learning-based DIR methods in different anatomical regions. While challenges were encountered in head and neck CT registrations, 4D lung CT registrations exhibited favorable results, indicating the potential for clinical implementation. Further research and development in DIR algorithms tailored to specific anatomical regions are warranted to improve the overall clinical utility of these methods.

전방경추융합술 후 발생한 역설상기도폐쇄 및 중추성 수면 무호흡 (Paradoxical Upper Airway Obstruction and Central Sleep Apnea Developed After Anterior Cervical Spine Fusion)

  • 이상학;최영미;박예리;강지호;김영균;김관형;송정섭;박성학;문화식
    • Tuberculosis and Respiratory Diseases
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    • 제58권3호
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    • pp.295-298
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    • 2005
  • 전방경추융합술을 시행한 후 역설상기도폐쇄와 중추성 무호흡이 발생하였던 증례를 경험하여 이를 보고하고자 한다. 환자는 48세 남자로 본원으로 전원되기 9개월 전에 5번과 6번 경추사이의 추간판탈출증으로 수술을 시행받았으며, 내원 2개월 전에는 가성관절증이 발생하여 자가골이식과 함께 전방접근법으로 5번과 6번 경추의 경추융합술을 시행받았다. 이 수술을 시행 후 환자는 코골이와 과도한 주간 졸음증, 불면증 등의 증세가 생겼으며 호흡시에 상기도부위에서 이상한 소리가 발생하였다. 코인두경 및 자기공명영상으로 호기시 코인두부위의 역설적 협착소견을 관찰할 수 있었고, 철야 수면다원검사에서 무호흡지수는 8.7/시간 (중추성 무호흡, 7.0/시간; 폐쇄성 무호흡, 1.7/시간)이었다. 경비적 지속성 기도양압치료를 시작하였으나 환자가 압력을 못견뎌하여 레이저목젖입천장성형술을 시행하였다. 수술 2개월 경과 후 무호흡과 더불어 임상증세는 현격히 호전되었다. 저자들은 이러한 역설상기도폐쇄가 비록 그 기전이 명확하지는 않지만 전방경추융합술과 관련되어 있다고 추정한다. 또한 이러한 상기도 폐쇄가 중추성 수면 무호흡을 유발할 수 있다는 것을 보여주는 증례라고 생각한다.

VRML을 이용한 융합 영상에서 간질환자 발작 진원지의 3차원적 가시화와 위치 측정 구현 (Visualization and Localization of Fusion Image Using VRML for Three-dimensional Modeling of Epileptic Seizure Focus)

  • 이상호;김동현;유선국;정해조;윤미진;손혜경;강원석;이종두;김희중
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제14권1호
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    • pp.34-42
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    • 2003
  • World Wide Web (WWW)에서 Virtual Reality Modeling Language (VRML)를 이용하는 3차원 (3D) 디스플레이는 사용자에게 직관적인 정보를 더 효과적으로 제공해 준다. 웹을 기반으로 하는 해부학적 영상과 융합되는 기능적 영상의 3D 가시화는 아직까지 체계적인 방식으로 연구가 활발히 진행되지 않았다. 이 연구의 목적은 2D 영상들과 함께 웹에서 VRML을 이용하여 구현되는 3D 해부학적 표면 영상들과 기능적 표면 영상들을 동시적으로 관찰할 수 있게 하고 VRML을 통해 만들어진 거리 측정 도구를 가지고 관심영역의 공간적인 위치 정보를 제공하는 것이다. 본 연구에서는 한 명의 간질 환자로부터 Magnetic Resonance (MR) 축면 영상과 발작기 및 발작간기 Single Photon Emission Computed Tomography (SPECT) 축면 영상들을 각각 획득하였다. 발작 진원지의 확인을 향상시키기 위해서 subtractionictal SPECT coregistered to MRI (SISCOM)을 수행하였다 SISCOM 결과로 나타난 각 2D 영상들은 모든 voxel들의 평균값 위로 1-표준편차와 2-표준편차에 해당하는 문턱 이상의 영상 값을 갖도록 하였다. SISCOM으로 나타나는 간질 발작 진원지들과 MRI 영상에서 회색질, 백색질 및 뇌척수액의 경계들을 각각 분할하고 marching cube 알고리즘에 의해 VRML 표면 영상들로 나타내었다. 축면 영상에서 실제 거리를 나타내는 x, y축의 길이를 획득하고 z축선의 길이를 계산하였다. VRML을 이용한 거리 측정도구를 만들어 이전의 VRML 표면 영상들과 융합하였다. MRI 영상을 이용하여 3D 표면 영상들의 단면을 나타내고 3D 표면 영상들의 투명도를 설정하기 위해 Java Script 루틴을 사용자 인터페이스 도구로서 삽입하였다 웹 페이지에서 구현되는 3D 표면 영상들의 투명도와 관찰 위치를 조절함에 따라 모델들 사이의 공간적인 정보를 직관적으로 알 수 있었다. 간질 발작 진원지에 대응하는 해부학적 구조를 3D 표면 영상들을 가로지르는 MRI 평면 영상들을 통해서 확인하였다 간질 발작 진원지는 뇌의 오른쪽 측두엽에서 나타났고 공간적으로 발작 진원지의 실제 위치를 VRML 거리 측정 도구에 의해 알 수 있었다. 결론적으로 본 연구에서 제시하는 웹에 근거한 3D 융합 영상의 가시화와 위치 측정은 진단 및 치료 방사선학과 외과학 등의 분야에서 온라인 방식의 연구와 교육에 있어 많은 도움을 줄 것이다.

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전방 경유 디스크 절제술 및 유합술과 후방 추간공 절제술에서의 경추 추간공의 형태학적 변화 비교 (Comparison of the Morphometric Changes in the Cervical Foramen: Anterior Cervical Discectomy and Fusion versus Posterior Foraminotomy)

  • 정성수;선우성;정종철;허기성;김현민
    • 대한정형외과학회지
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    • 제56권6호
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    • pp.512-518
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    • 2021
  • 목적: 경추 추간공 협착증에서 전방경유 경추 추간판 절제술 및 유합술과 추간공 절제술 후 추간공의 크기 변화 및 임상 결과를 비교하여 그 효용성에 대하여 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 2018년 1월부터 2019년 3월까지 전방경유 경추 추간판 절제술 및 유합술 및 추간공 절제술을 시행한 186명 중에서 나이, 성별, 체질량지수 등을 고려한 환자-대조군 연구를 통해 선별된 102예를 대상으로 하여 후향적으로 분석하였다. 술 전 및 술후 5일째 자기공명영상을 촬영하여 전방경유 경추 추간판 절제술 및 유합술을 시행 받은 군(A군-51명)과 추간공 절제술을 시행 받은 군(B군-51명) 사이의 추간공의 크기 변화 및 임상 결과를 비교하였다. 결과: 술 후 A군에서 추간공 수직 직경의 변화는 평균 1.7 mm, B군에서는 평균 1.2 mm로 증가하였으며 A군에서 0.5 mm 높게 나타났다(p=0.042). 추간공 횡단 직경의 변화는 A군에서 평균 1.2 mm, B군에서는 1.8 mm로 B군에서 0.6 mm 넓게 나타났다(p=0.021). Neck disability index (NDI), Japanese orthopaedic association (JOA) score 모두 양 군에서 호전되는 결과를 보였으며 A군에서 더 높은 호전을 보였지만 통계학적으로 유의하지는 않았다(각각 p=0.356, p=0.607). 결론: 미세현미경과 내시경을 이용한 추간공 절제술은 전방경유 경추 추간판 절제술 및 유합술에 필적하는 임상적 결과를 보였고, 수술 후 경부의 통증 및 불편감을 줄이면서 인접분절의 퇴행변화를 줄일 수 있기 때문에 경추의 추간공 협착증 환자에서 유용한 치료 방법 중 하나로 판단된다.

$[^{18}F]FDG$ 소동물 PET과 CT를 이용한 폐 전이 종양 마우스 모델의 영상화 (Imaging of Lung Metastasis Tumor Mouse Model using $[^{18}F]FDG$ Small Animal PET and CT)

  • 김준엽;우상근;이태섭;김경민;강주현;우광선;정위섭;정재호;천기정;최창운;임상무
    • Nuclear Medicine and Molecular Imaging
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    • 제41권1호
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    • pp.42-48
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    • 2007
  • 목적: 이 연구에서는 폐 전이 종양을 영상화하기 위하여 흑색종의 폐 전이 종양 마우스 모델을 제작하고 영상 획득 전처리 조건을 개선하여 폐 전이 종양의 $[^{18}F]FDG$ 소동물 PET 영상을 획득하고자 하였으며, 임상 CT를 이용하여 전이 종양의 해부학적 위치를 확인하고자 하였다. 대상 및 방법: 정상 마우스의 $[^{18}F]$FDG 영상 획득 전 조건은 $16{\sim}22$시간 금식 하고 $30^{\circ}C$의 온도를 유지하며 $[^{18}F]FDG$ (7.4 MBq) 정맥 주사 후 서로 다른 마취제(Ketamine/Xylazine, Ke/Xy과 Isoflurane, Iso)로 $[^{18}F]FDG$ 섭취 60분 동안 유지한 후 20분간 $[^{18}F]FDG$ 소동물 PET 영상을 획득하였다. 혈중 포도당 농도를 보정한 포도당 표준 섭취 계수 영상을 이용하여 관심영역 대 배경비(lung to background ratio, L/B)를 구하여 평가하였다. C57BL/6 마우스에 B16-F10 세포를 정맥내 주사하여 제작한 폐전이 종양 마우스 모델은 정상 마우스의 영상 획득 조건과 동일한 조건에서 $[^{18}F]FDG$ 소동물 PET 영상을 획득하였으며, 임상 CT를 이용하여 획득된 해부학적 영상으로 폐 부위의 종양 위치를 확인하였다. 결과: 정상 마우스의 평균 혈중 포도당 농도는 Ke/Xy으로 마취한 군에서 $128.0{\pm}23.87\;mg/dL$이었으며 Iso으로 마취한 군에서는 $86.0{\pm}21.65\;mg/dL$로, Ke/Xy으로 마취한 군이 Iso로 마취한 군 보다 1.5 배 높은 혈중 포도당 농도를 나타내었다. 포도당 표준 섭취 계수 영상에서의 L/B는 Ke/Xy으로 마취한 군에서 $8.6{\pm}0.48$ 이었으며 Iso으로 마취한 군에서는 $12.1{\pm}0.63$로, Iso로 마취한 군이 Ke/Xy으로 마취한 군 보다 주변 정상조직과의 대조도가 높은 경향을 보였다. 폐 전이 종양 마우스에서는 Iso로 마취한 군이 Ke/Xy으로 마취한 군의 $[^{18}F]FDG$ 소동물 PET 영상보다 주변 조직의 $[^{18}F]FDG$ 섭취가 낮았다. 또한 해부학적 종양의 위치를 확인하기 위하여 임상 CT 영상과 융합한 결과 폐 전이 종양이 폐 부위에 위치함을 확인하였다. 결론: 마우스와 같은 소동물에서의 폐 부위 종양을 $[^{18}F]FDG$로 영상화하는데 있어서 금식, 온도유지, $[^{18}F]FDG$ 섭취 시간 동안의 마취제 조건 등을 고려하여야 하며, $[^{18}F]FDG$ 소동물 PET과 CT 영상의 융합은 폐 부위의 전이 종양을 확인하는데 유용할 것으로 기대된다.

양전자단층촬영/전산화단층촬영(integrated PET/CT)을 이용한 비소세포폐암의 림프절 병기판정 (Accuracy of Nodal Staging with Integrated PET/CT Scanning in Non-small Cell Lung Cancer)

  • 김지훈;정원상;김영학;김혁;전석철
    • Journal of Chest Surgery
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    • 제43권6호
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    • pp.700-704
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    • 2010
  • 배경: 최근 양전자단층촬영/전산화단층촬영(PET/CT) 검사가 점차 보편화 되어가고 있다. 림프절 병기 진단에 있어서 CT와 PET/CT의 유용성 및 실효성에 대해 알아보고자 하였다. 대상 및 방법: 2006년 1월부터 2009년 8월까지 본원에서 악성종양으로 폐절제술을 받은 110명의 환자 중, 술 전 본원에서 조영증강 흉부전산화단층촬영 (CT)과 전신 양전자단층촬영/전산화단층촬영 결합영상(PET/CT fusion imaging, integrated PET/CT) 검사를 모두 시행 받고, 술 후 원발성 비소세포폐암을 진단 받은 48명의 환자들을 대상으로 하였다. 림프절을 superior mediastinal nodes, aortic nodes, inferior mediastinal nodes, 그리고 Nl nodes의 4군으로 분류하여 CT와 PET/CT의 진단력에 대한 통계분석을 실시하였다. 결과: 4개의 군 가운데, inferior mediastinal nodes를 제외한 나머지 군들은 CT보다 PET/CT에서 민감도가 향상되는 소견을 보였다. 하지만 두 검사의 진단력 차이를 각각의 군에 대해 McNemar's test를 사용하여 분석한 결과 통계적으로 유의한 차이는 보이지 않았다(p-values; superior mediastinal nodes=0.109, aortic nodes=1.000, inferior mediastinal nodes=0.625, Nl nodes=0.424). 결론: 본 연구에서 종격동 림프절에 대한 PET/CT의 진단력은 조영증강 CT와 비슷한 정도로 나타났다. 현재 PET/CT는 CT와 상호보완적인 수단으로써 사용되어야 할 것으로 사료되며, 앞으로 촬영 기술 및 판독 수준이 더욱 발전하고 결과들이 많이 축적되었을 때에는 보다 좋은 성적을 보일 것으로 생각된다.

유방암 환자에서 액와 림프절 진단을 위한 $^{18}F$-FDG PET/CT 지연 검사의 유용성 (The Value of Delayed $^{18}F$-FDG PET/CT Imaging for Differentiating Axillary Lymph Nodes in Breast Cancers)

  • 지영식;손주철;박철우
    • 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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    • 제36권4호
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    • pp.313-318
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    • 2013
  • 핵의학과에서 $^{18}F$-FDG PET/CT 검사는 종양의 진단 뿐 아니라 치료병기를 설정하는데 중요한 역할을 하고 있다. 하지만 정상 조직이나 양성 종양 간의 FDG 섭취를 초래하는 다양한 요인이 있어 정확한 진단에 혼란을 초래할 수 있다. 본 연구의 목적은 유방암환자에서 $^{18}F$-FDG PET/CT 지연 검사가 악성 종양과 양성 종양을 구별 하는데 있어 유용성을 가지고 있는지에 관하여 알아보고자 함에 있다. 본원을 내원하여 $^{18}F$-FDG PET/CT 검사를 받은 환자 중 방사선 치료나 화학 치료를 받은 환자를 제외한 액와림프절에 FDG섭취를 보인 27명의 환자를 대상으로 하였으며, $^{18}F$-FDG 투여 후 50분 후에 검사를 시행하였고 90분 후에 지연상을 획득했다. 종양의 병기 설정은 방사선 검사나 병리학적 검사를 바탕으로 확정된 결과를 바탕으로 분류 하였으며, 액와 림프절의 SUV는 Siemens사의 Syngo Aquisition Workplace로 측정하였다. 27명의 환자는 18명의 악성종양 군과 9명의 양성종양 군으로 분류하였고 악성종양 군은 액와림프절의 개수에 따라 1-3개는 N1, 4-9개는 N2, 10개 이상은 N3로 분류 하였다. 실험 결과는 평균${\pm}$표준편차로 표현하였고, SPSS (V.18 Inc., USA)를 사용하여 통계분석을 실행하였다. 50분 검사와 90분 검사 간의 비교 시, 악성종양 군의 RI-SUVmax는 양성종양 군에 비해 5배 이상의 증가를 보였다. N그룹에서의 RI-SUVmax는 N1에서 N3로 갈수록 점점 감소되는 경향을 보였지만 통계적 유의성을 확인 할 수 없었다. 그럼에도 불구하고 유방암 환자에서 RI-SUVmax는 액와림프절의 악성과 양성을 판단하는 좋은 지표가 되었고 이를 구별하는데 유용할 것으로 사료된다.

단일 비산란 그리드 및 다색광 x-선원 기반 위상대조 x-선 영상화 실험 연구 (Experimental Study for Phase-contrast X-ray Imaging Based on a Single Antiscatter Grid and a Polychromatic X-ray Source)

  • 박연옥;조효성;임현우;제의규;박철규;조희문;김규석;김건아;박소영
    • 한국의학물리학회지:의학물리
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    • 제26권4호
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    • pp.215-222
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    • 2015
  • 본 연구에서는 단일 비산란 그리드 및 다색광 x-선원을 이용하여 위상대조 x-선 영상을 용이하게 구현할 수 있는 새로운 방법을 제안한다. 제안된 신기법의 개념 입증을 위해 집속형 선형 그리드(200 lines/inch 선 밀도), 마이크로 초점 x-선관(${\sim}5{\mu}m$ 초점크기), CMOS형 평판형 검출기($48{\mu}m$ 픽셀 크기)로 실험장치를 구성하였으며, 한 번의 x-선 촬영($90kV_p$, 0.1 mAs)으로 감약대조 x-선 영상과 향상된 가시성을 지진 산란 x-선 영상 및 차분 위상대조 x-선 영상을 Fourier변조복원 기법을 적용하여 성공적으로 분리 획득하였다. 더 나아가, 감약대조 x-선 영상과 산란 x-선 영상을 합성함으로써 일반 감약대조 x-선 영상에서는 명확하게 볼 수 없는 샘플의 미세 구조를 보다 선명하게 나타냄을 확인하였다. 본 논문에서 제안한 단일 비산란 그리드 기반 위상대조 x-선 영상화 기법은 실험 구성 및 절차가 단순하고 새로운 대조도에 기반한 산란 및 위상대조 x-선 영상을 동시에 제공하기 때문에 차세대 x-선 영상화 신기법으로 다양한 응용분야에서 용이하게 적용될 수 있을 것으로 전망한다.

건강권과 방사선사법 제정에 관한 고찰 (A Study on Enacting the Radiologic Technologist Act for the Civil Right to Health in Korea)

  • 임창선
    • 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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    • 제30권4호
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    • pp.313-320
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    • 2007
  • [ $\ulcorner$ ]의료기사 등에 관한 법률$\lrcorner$에는 다수 직종을 총괄하여 규정하고 있어 방사선사 업무의 전문성 향상과 방사선의료기술에 대한 국민의 건강권을 보장하기 어렵다. 따라서 방사선사에 관련된 법령을 개별적으로 제정하는것이 요청된다. 개별법으로서 방사선사법은 궁극적으로 국민의 건강증진을 목적으로 하는 방사선사의 책임규제에 관한 법으로 제정되어야 한다. 이를 위해 전문방사선사에 대한 규정을 신설하고 보수교육과 면허관리제도의 강화를 통하여 국민들이 보다 수준 높은 양질의 방사선의료기술을 제공받을 수 있도록 하여야 한다. 또한 방사선사의 역할과 업무를 명확히 규정하여 국민에게 제공되는 의료방사선서비스의 질적 수준을 확보하여야 한다. 정부기관에는 의료방사선정책심의위원회를 두어 의료방사선의 안전관리와 방사선사 인력의 수급, 기타 의료방사선정책에 관한 중요한 사항이 검토되고, 심의되어야 한다. 그밖에 방사선조사선량의 기록, 관리를 통하여 방사선피폭으로부터 국민의 건강보호를 위한 규정도 필요하며, 팀의료의 일원으로서 방사선사의 지위가 보장되어야 한다.

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PET/CT 장치의 감마선 검출과정 (Gamma Ray Detection Processing in PET/CT scanner)

  • 박성옥;안성민
    • 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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    • 제29권3호
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    • pp.125-132
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    • 2006
  • SPECT camera와 PET scanner 그리고 PET/CT 장치는 감마선을 검출하여 얻어진 자료(data)를 정보화 한다. 특히 PET/CT 장치는 PET영상에서 나타나는 해부학적 불선예함을 CT로 보완하여 선예한 해부학적 구조의 영상 묘출능력이 뛰어나 양질의 진단정보를 제공하고 있게 되었다. 신속 정확한 자료의 획득과 정보화를 위하여 우선적으로 검출기(detector)에서의 효율적인 감마선검출은 매우 예민하고 중요한 역할 중의 하나이다. 섬광체(scintillator)의 개발과 함께 data 처리를 위한 software의 발전은 영상재구성처리시간의 단축은 물론 영상의 질적인 향상을 초래하였다. PET scanner에서는 SPECT camera의 $100{\sim}200\;keV$와는 달리 511 keV의 고에너지 감마선을 검출한다. 섬광체 GSO, LSO는 PET scanner의 섬광체로 비교적 많이 이용되고 있다. 고에너지 감마선에너지를 빛으로 전환하여 여러 단계를 거쳐 정보화하는 과정은 결과적으로 고화질의 영상을 비롯한 정확하고 신속한 진단정보획득에 목적을 두고 있다. 화질의 질적향상은 획득한 정보량에 대한 영상의 재구성 방법과 기술에 따라 영향을 받는다. 본 연구는 PET/CT 장치에서 특히 PET부분에서 섬광체(scintillator)의 특성과 감마선의 검출과정에서부터 영상 재구성단계까지 문헌적 고찰을 통하여 요약 설명하였다.

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