• Journal of the Korean Society for Industrial and Applied Mathematics
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• 제18권2호
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• pp.157-166
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• 2014

If there are metals located in the X-ray scanned object, a point outside the metals has its range of projection angle at which projections passing through the point are disturbed by the metals. Roughly speaking, this implies that attenuation information at the point is missing in the blocked projection range. So conventional projection completion MAR algorithms to use the undisturbed projection data on the boundary of the metaltrace is less efficient in reconstructing the attenuation coefficient in detailed parts, in particular, near the metal region. In order to overcome this problem, we propose the algebraic correction technique (ACT) to utilize a pre-reconstructed interim image of the attenuation coefficient outside the metal region which is obtained by solving a linear system designed to reduce computational costs. The reconstructed interim image of the attenuation coefficient is used as prior information for MAR. Numerical simulations support that the proposed correction technique shows better performance than conventional inpainting techniques such as the total variation and the harmonic inpainting.

• Korean Journal of Radiology
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• 제22권8호
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• pp.1341-1351
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• 2021

Objective: To compare the quality of various polychromatic and monochromatic images with or without using an iterative metal artifact reduction algorithm (iMAR) obtained from a dual-energy computed tomography (CT) to evaluate total knee arthroplasty. Materials and Methods: We included 58 patients (28 male and 30 female; mean age [range], 71.4 [61-83] years) who underwent 74 knee examinations after total knee arthroplasty using dual-energy CT. CT image sets consisted of polychromatic image sets that linearly blended 80 kVp and tin-filtered 140 kVp using weighting factors of 0.4, 0, and -0.3, and monochromatic images at 130, 150, 170, and 190 keV. These image sets were obtained with and without applying iMAR, creating a total of 14 image sets. Two readers qualitatively ranked the image quality (1 [lowest quality] through 14 [highest quality]). Volumes of high- and low-density artifacts and contrast-to-noise ratios (CNRs) between the bone and fat tissue were quantitatively measured in a subset of 25 knees unaffected by metal artifacts. Results: iMAR-applied, polychromatic images using weighting factors of -0.3 and 0.0 (P_-0.3i and P_0.0i, respectively) showed the highest image-quality rank scores (median of 14 for both by one reader and 13 and 14, respectively, by the other reader; p < 0.001). All iMAR-applied image series showed higher rank scores than the iMAR-unapplied ones. The smallest volumes of low-density artifacts were found in P_-0.3i, P_0.0i, and iMAR-applied monochromatic images at 130 keV. The smallest volumes of high-density artifacts were noted in P_-0.3i. The CNRs were best in polychromatic images using a weighting factor of 0.4 with or without iMAR application, followed by polychromatic images using a weighting factor of 0.0 with or without iMAR application. Conclusion: Polychromatic images combined with iMAR application, P_-0.3i and P_0.0i, provided better image qualities and substantial metal artifact reduction compared with other image sets.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제41권5호
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• pp.413-419
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• 2018

Magnetic Resonance Imaging for patients with metallic implant has poor image quality, and signal loss and artifacts including distortion can occur. The purpose of this study is to carry out a comparative evaluation on high receive bandwidth(hiBW), O-MAR, O-MAR XD to reduce artifacts in knee implant. To take MRI, 3.0T scanner and dual-source radiofrequency transmission were used. O-MAR XD technique's strong option showed a significant difference (p<0.001) with O-MAR XD technique's weak option, O-MAR and hiBW excluding the medium option. O-MAR XD's medium option had a significant difference (p<0.01) with O-MAR XD's weak, O-MAR and hiBW. O-MAR XD technique's weak option had a significant difference (p<0.01) with O-MAR XD's strong and medium options, O-MAR and hiBW. O-MAR technique had a significant difference (p<0.001) with strong, medium, weak options of O-MAR XD technique except for hiBW. HiBW had a significant difference (p<0.001) with strong, medium and weak options of O-MAR XD technique except for O-MAR. The results showed that O-MAR XD technique was more useful for MRI scan for patients with knee replacement surgery than traditional techniques such as hiBW or O-MAR, and susceptibility artifacts decreased more when O-MAR XD technique's strong or medium option was applied. Based on the results above, it is considered that it will be possible to acquire images whose susceptibility artifacts were highly decreased by using O-MAR XD technique's strong or medium option when conducting MRI for artificial knee joint and it will be helpful for checking and monitoring patients with knee joint replacement.

• Investigative Magnetic Resonance Imaging
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• 제20권4호
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• pp.215-223
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• 2016

Purpose: The management of metal-induced field inhomogeneities is one of the major concerns of distortion-free magnetic resonance images near metallic implants. The recently proposed method called "Slice Encoding for Metal Artifact Correction (SEMAC)" is an effective spin echo pulse sequence of magnetic resonance imaging (MRI) near metallic implants. However, as SEMAC uses the noisy resolved data elements, SEMAC images can have a major problem for improving the signal-to-noise ratio (SNR) without compromising the correction of metal artifacts. To address that issue, this paper presents a novel reconstruction technique for providing an improvement of the SNR in SEMAC images without sacrificing the correction of metal artifacts. Materials and Methods: Low-rank approximation in each coil image is first performed to suppress the noise in the slice direction, because the signal is highly correlated between SEMAC-encoded slices. Secondly, SEMAC images are reconstructed by the best linear unbiased estimator (BLUE), also known as Gauss-Markov or weighted least squares. Noise levels and correlation in the receiver channels are considered for the sake of SNR optimization. To this end, since distorted excitation profiles are sparse, $l_1$ minimization performs well in recovering the sparse distorted excitation profiles and the sparse modeling of our approach offers excellent correction of metal-induced distortions. Results: Three images reconstructed using SEMAC, SEMAC with the conventional two-step noise reduction, and the proposed image denoising for metal MRI exploiting sparsity and low rank approximation algorithm were compared. The proposed algorithm outperformed two methods and produced 119% SNR better than SEMAC and 89% SNR better than SEMAC with the conventional two-step noise reduction. Conclusion: We successfully demonstrated that the proposed, novel algorithm for SEMAC, if compared with conventional de-noising methods, substantially improves SNR and reduces artifacts.

• 한국방사선학회논문지
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• 제12권3호
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• pp.389-395
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• 2018

본 연구는 두부 인체모형 팬텀을 컴퓨터 단층촬영 장치를 이용하여 스캔 후 영상에서 발생한 선속경화현상을 고 관전압 적용 방법과 본 연구에서 적용한 금속인공물감소 알고리즘 적용 영상을 비교하여 금속인공물감소 알고리즘 적용의 유용성을 알아보고자 하였다. 그 결과 관전압을 140 kVp로 높여 스캔 시 CT value가 0.02~0.05 % 감소하여 선속경화현상 감소 효과가 상대적으로 낮았으며(P>0.05), 금속인공물감소 알고리즘 적용 시 CT value가 12.4~26.9 % 감소하여 선속경화현상 감소 효과에 상대적으로 의미가 있는 것으로 분석되었다(p<0.05). 또한 임상영상평가표에 의한 정성적 평가에서도 인공물의 경우 MAR알고리즘 적용 후 1.8점으로 평가 되었고, 해상도 및 대조도 평가에서 MAR알고리즘 후 7.2점으로 평가되어 선속경화현상 감소에 있어 금속인공물감소 알고리즘 적용이 의미가 있는 것으로 평가되었다. 따라서 불가항력적으로 발생하는 선속경화 현상에 의한 인공물의 경우 기존연구에서 도출한 다양한 방법과 더불어 본 실험을 통해 제시한 금속인공물 감소 알고리즘을 적용하여 스캔한다면 선속경화현상에 의해 발생한 인공물 감소에 유용할 것으로 사료된다.

• 한국방사선학회논문지
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• 제13권1호
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• pp.31-37
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• 2019

본 연구에서는 Metal 환자를 대상으로 자기공명영상검사를 할 때 발생할 수 있는 자화율 인공물을 줄이기 위해 SEMAC(Slice Encoding for Metal Artifact Correction) 기법을 사용하여 실험하였다. 실험도구는 신체 조직과 유사한 Foot&Ankle Phantom을 사용하였으며 자화율 인공물을 만들기 위해 3.8 cm의 일반 나사못을 사용하였다. 실험장비는 3.0T Magnetom Skyra를 이용하였으며, 얻어진 영상에서는 신호 꺼짐 현상이 가장 두드러지는 17번째 영상으로 면적을 측정하였다. 분석방법은 동일한 부위에서의 신호 꺼짐 현상의 면적을 측정한 후에 통계프로그램인 SPSS(Ver.25)를 사용하여 평균을 구한 후 Wilcoxon 부호순위검정(Signed Rank Test)으로 유의성을 평가하였다. 연구결과 Non SEMAC일 때의 면적은 $289.5300{\pm}23.07197mm$로 신호 꺼짐 현상이 가장 크게 나타났으며 SEMAC 사용 후 Turbo Factor를 3, 4, 5로 변화를 주었을 때 각각 $125.0200{\pm}7.45875mm$, $120.9600{\pm}12.01704mm$, $108.7900{\pm}16.53498mm$로 감소하였다. 결론적으로 본 연구는 SEMAC 사용 시 자화율 인공물을 효과적으로 감소시켜 SEMAC의 유의성을 증명하였고 TF를 함께 적용하였을 때 촬영시간 감소와 인공물의 면적을 효과적으로 줄일 수 있음을 보여준다.

• Imaging Science in Dentistry
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• 제50권1호
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• pp.1-7
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• 2020

Purpose: This study was performed to evaluate the magnitude of artifacts produced by gutta-percha and metal posts on cone-beam computed tomography (CBCT) scans obtained with different tube currents and with or without metal artifact reduction (MAR). Materials and Methods: A tooth was inserted in a dry human mandible socket, and CBCT scans were acquired after root canal instrumentation, root canal filling, and metal post placement with various tube currents with and without MAR activation. The artifact magnitude was assessed by the standard deviation (SD) of gray values and the contrast-to-noise ratio (CNR) at the various distances from the tooth. Data were compared using multi-way analysis of variance. Results: At all distances, a current of 4 mA was associated with a higher SD and a lower CNR than 8 mA or 10 mA (P<0.05). For the metal posts without MAR, the artifact magnitude as assessed by SD was greatest at 1.5 cm or less (P<0.05). When MAR was applied, SD values for distances 1.5 cm or closer to the tooth were reduced (P<0.05). MAR usage did not influence the magnitude of artifacts in the control and gutta-percha groups(P>0.05). Conclusion: Increasing the tube current from 4 mA to 8 mA may reduce the magnitude of artifacts from metal posts. The magnitude of artifacts arising from metal posts was significantly higher at distances of 1.5 cm or less than at greater distances. MAR usage improved image quality near the metal post, but had no significant influence farther than 1.5 cm from the tooth.

• 대한방사선치료학회지
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• 제29권2호
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• pp.9-17
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• 2017

목 적: 방사선치료에서 CT number에 의해 나타나는 조직의 묘사 및 전자밀도는 CT(Computed Tomography)기반의 전산화치료계획 정확성을 보장하는데 중요한 역할을 한다. 하지만 체내의 금속 이식물은 CT number의 정확성을 감소시킬 뿐 아니라 조직 묘사에 대한 불확실성을 나타내기 때문에 임상에서는 metal artifact를 감소시킬 수 있는 알고리즘이 개발되었다. 이에 본 연구에서는 본원에서 사용하고 있는 GE사의 SMART MAR의 CT number 정확도를 평가하고 방사선치료에서의 유용성에 대해 평가하고자 한다. 대상 및 방법: 영상평가를 위해 CIRS ED phantom을 이용하여 6개 조직의 rod를 삽입하여 동일한 체적의 ROI를 형성 후 original 영상을 획득하고 의료용 티타늄 rod를 삽입하여 non-SMART MAR 영상과 SMART MAR영상을 획득하여 CT number와 SD값을 비교하였다. Metal artifact로 인해 CT number 변화에 따른 선량변화 확인을 위해 전산화계획시스템 Epclipse를 사용하여 CIRS ED phantom CT 영상에 PTV를 형성하여 original 영상을 획득하고 편측 티타늄 삽입, 양측 티타늄 삽입 영상을 획득하여 non-SMART MAR와 SMART MAR영상에 동일한 치료계획을 수립하여 PTV가 받는 평균처방선량, HI(Homogeneity Index), CI(Conformity Index)를 비교, 분석하였다. 흡수선량 측정은 원통형 아크릴 팬텀과 0.125 cc ionchamber, electrometer를 이용하여 선량변환상수(cCy/nC)를 계산하고 CIRS phantom을 이용하여 편측, 양측 티타늄 rod를 삽입한 영상으로 non-SMART MAR와 SMART MAR 영상을 획득하여 동일한 지점에서의 흡수선량을 측정하여 전산화치료계획상의 point dose와 비교하였다. 결 과: 영상평가 결과 CT number는 non-SMART MAR영상보다 SMART MAR 영상이 original영상에 더 유사한 값이 나왔고 SD값은 SMART MAR영상에서 더 감소되었다. 선량평가 결과 평균처방선량과 HI 및 CI 값은 SMART MAR 영상보다 non-SMART MAR 영상이 original 영상에 더 근접한 결과가 나왔지만 통계적으로 유의하지 않았다. 흡수선량 측정결과 치료계획상의 point dose와 실제 흡수선량과의 차이가 non-SMART MAR의 영상에서는 각각 2.69, 3.63 %의 차이가 있었지만 SMART MAR영상에서는 0.56, 0.68 %로 감소하였다. 결 론: 금속 이식물을 삽입한 환자의 CT 영상에 SMART MAR를 적용했을 때 CT number 정확성 상승 및 SD 감소로 영상의 질이 향상되므로 종양과 정상조직의 윤곽도 생성 및 선량계산 시 유용할 것으로 사료된다.

• 보존과학회지
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• 제28권3호
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• pp.217-228
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• 2012

문화재의 훼손은 다양한 형태로 발생된다. 특히 옥외에 노출되어 있는 금속문화재의 표면 손상은 인위적인 훼손인 페인트나 유성물질 성분의 낙서 등과 같은 행위로 유물의 역사적, 미술사적 가치를 저하시킨다. 그러므로 본 연구에서는 친환경적이고 인체에 무해한 dry-ice pellet cleaning을 페인트 및 유성물질을 제거하는데 적용하였으며 결과를 습포법과 비교하였다. 실험 결과 습포법으로 제거할 경우 유성페인트는 제거는 되었으나 금속 표면에 얼룩이 남아 있었으며 락카 스프레이는 제거가 잘 이루어지지 않고 수지가 들떠 있는 현상이 나타났다. Dry-ice pellet cleaning으로 유성페인트를 제거한 경우 표면관찰, 색도계, FT-IR, SEM 분석을 통해 유물 표면에 손상 없이 깨끗하게 제거되었으며 락카 스프레이로 제거한 경우 육안 관찰로는 깨끗하였으나 SEM 관찰 결과 미세 입자가 표면에 남아있는 것이 관찰되었다. 그러므로 본 연구를 통해 dry-ice pellet cleaning의 대체 가능성과 한계성을 함께 확인할 수 있었다.

• 대한영상의학회지
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• 제83권6호
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• pp.1286-1297
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• 2022

목적 고관절 인공치환물을 가진 환자에서 여러 가지 금속인공물 감소 효과를 비교하였다. 대상과 방법 이 연구는 고관절 인공치환술과 이중에너지 전산화단층촬영을 시행한 47명 환자에서 시행하였다. 금속에서 발생한 인공물 감소효과는 서로 다른 3개의 영상(고식적 영상, 금속인공물 감소영상, 가상 단일에너지 영상)에서 비교하였다. 이를 위해 인공관절 주변 7곳에서 금속인공물에 대한 정량적 분석과 정성적 분석을 시행하였다. 결과 금속인공물 감소영상에서 가장 낮은 영상잡음과 인공물 지수를 보였고, 다음으로는 가상 단일에너지 영상이었다. 금속인공물 감소영상은 저음영 인공물이 매우 심한 영역에서만 높은 대조도를 보인 반면, 가상 단일에너지 영상은 인공물 주변 골조직과 그 외 영역에서 높은 대조도를 보였다. 연부조직 분석에서도 금속인공물 감소영상이 더 우수함을 보여 주었다. 정성적 분석에서도 금속인공물 감소영상이 가상 단일에너지 영상보다 인공물 감소 효과가 뛰어남을 밝혔지만, 이차적인 인공물 발생도 가장 흔히 발생하였다. 결론 금속인공물 감소영상이 심한 금속인공물감소에 가장 뛰어난 효과를 보였지만 새로운 이차적 인공물을 발생시켰다. 가상 단일에너지 영상은 인공물 주변 골조직 평가에서 우수함을 보였다.