• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제21권1호
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• pp.93-98
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• 2010

본 연구에서는 I-125 (35 keV) 와 Tc-99m (140 keV)에 대해 고해상도를 지닌 SPECT 영상을 동일한 검출기로 획득하는 방법을 제시하였고, 이를 몬테칼로 시뮬레이션 코드인 DETECT2000과 GATE를 이용하여 검증하였다. 제안된 검출기는 두께 3.0 mm의 CsI (Tl) 블록형 섬광체와 하마마츠사의 H8500C PSPMT로 이루어져 있다. 35 keV 감마선을 방출하는 I-125 핵종을 영상화할 때는 두꺼운 섬광체를 사용 할 경우, 일반적인 앵거방법으로는 빛 퍼짐이 많아지기 때문에 내인성 공간분해능이 저하되지만, 최대우도 함수와 색인테이블을 사용하여 감마선 반응 위치를 추적하면 내인성 공간분해능을 향상시킬 수 있다. DETECT2000 시뮬레이션 결과 1.0 mm 이내의 내인성 공간분해능을 획득하였다. 140 keV를 방출하는 Tc-99m를 영상화할 경우에는 I-125 전용인 1.0 mm 두께의 섬광체를 사용하였을 경우보다 3.0 mm 두께의 섬광체를 사용하였을 때 2.3배 이상 향상된 민감도를 보였다. 본 연구에서 제안한 검출기의 장점은 저에너지의 I-125 선원에 대해 상대적으로 두꺼운 섬광체를 사용하더라도 최대우도함수를 사용하기 때문에 분해능의 감소가 없다는 점과 Tc-99m 선원에 대해 민감도의 저하가 적다는 점이다. 본 연구에서 제안한 검출기를 사용하면 고에너지와 저에너지를 가진 핵종을 모두 영상화할 수 있다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제28권4호
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• pp.207-217
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• 2017

For effective patient treatment in proton therapy, it is therefore important to accurately measure the beam range. For measuring beam range, various researchers determine the beam range by measuring the prompt gammas generated during nuclear reactions of protons with materials. However, the accuracy of the beam range determination can be lowered in heterogeneous phantoms, because of the differences with respect to the prompt gamma production depending on the properties of the material. In this research, to improve the beam range determination in a heterogeneous phantom, we derived a formula to correct the prompt-gamma distribution using the ratio of the prompt gamma production, stopping power, and density obtained for each material. Then, the prompt-gamma distributions were acquired by a multi-slit prompt-gamma camera on various kinds of heterogeneous phantoms using a Geant4 Monte Carlo simulation, and the deduced formula was applied to the prompt-gamma distributions. For the case involving the phantom having bone-equivalent material in the soft tissue-equivalent material, it was confirmed that compared to the actual range, the determined ranges were relatively accurate both before and after correction. In the case of a phantom having the lung-equivalent material in the soft tissue-equivalent material, although the maximum error before correction was 18.7 mm, the difference was very large. However, when the correction method was applied, the accuracy was significantly improved by a maximum error of 4.1 mm. Moreover, for a phantom that was constructed based on CT data, after applying the calibration method, the beam range could be generally determined within an error of 2.5 mm. Simulation results confirmed the potential to determine the beam range with high accuracy in heterogeneous phantoms by applying the proposed correction method. In future, these methods will be verified by performing experiments using a therapeutic proton beam.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제9권1호
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• pp.1-9
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• 1998

정위적 방사선 수술과 신경외과적 수술분야 에서는 상호보완적인 영상정보를 얻기 위하여 컴퓨터 단층촬영 (CT), 자기공명영상 (MRI) 그리고 혈관조영촬영이 사용된다. 본 연구의 목적은 여러 영상장치와 다목적 QA(Quality Control) 팬톰을 이용하면서, 정위적 방사선수술 및 신경외과적 수술분 야에서 두경부내의 병소에 대한 모양, 크기, 위치를 정확하게 결정하기 위한 3 차원 정위 시스템을 개발하는 것이다. 목표물의 정확한 위치를 정의하기 위하여, Hitchcoke 정위 프레임과 컴퓨터 단층 촬영 (CT)/혈관 조영촬영용 위치측정 보조기구들을 3차원 공간상에 9개의 목표물을 가진 팬톰에 고정하였다. 컴퓨터 단층촬영과 혈관 조영촬영을 이용하여 얻은 기하학적 팬톰의 영상들을 이용하여, 목표물의 3차원 정위좌표를 얻기위한 알고리즘이 개발되었다. 개발된 알고리즘에 의해 계산된 목표물들의 위치는 팬톰의 절대 좌표와 비교 되었고, 각 CT 영상에서의 목표물들은 뇌혈관촬영 영상위에 상호 중첩될 수 있도록 개발 되었다. 512$\times$512 메트릭스와 2mm 슬라이스 두께를 가진 컴퓨터 단층촬영에 있어서는 1.02$\pm$0.17 mm의 평균거리오차를 보였고, 혈관 조영촬영인 경우에는 0.41$\pm$0.05mm 의 평균거리오차를 보였다. 목표물의 위치를 결정하는데 있어서 결과로 나온 정확도는 개발된 시스템이 정위적 방사선수술과 신경외과적수술을 위해 충분히 신뢰성이 있음을 확인해주었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제18권1호
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• pp.35-41
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• 2007

본 연구의 목적은 비침습적 동맥스핀라벨링(arterial spin labeling) 자기공명영상을 이용하여 다편(multislice) 뇌 관류영상(perfusion-weighted Images)을 얻을 수 있는 최적화 방법을 연구하는 데 목적이 있다. 본 연구에서는 세 가지 인자를 최적화하는 데 초점을 두었다. 첫째, 뇌로 흘러 들어오는 혈액을 최적으로 라벨링할 수 있는 펄스를 만드는 것이다. 시뮬레이션 결과 900도의 각을 이루는 반전펄스(adiabatic hyperbolic secant Inversion pulse)는 반전을 효과적으로 할 수 있고 반전을 이루는 형태가 직각에 가깝게 할 수 있는 최적이었다. 둘째, 영상을 얻고 난 후에 계속하여 남아 있는 자화(residual magnetization)을 최소화하는 것이다. 이를 최소화하기 위해서는 포화 펄스(saturation pulses)와 자화를 손상시키는 자장(speller gradients)을 동시에 사용하는 것이 최상의 방법임을 알았다. 마지막으로, 라벨링하는 영역과 영상을 얻는 영역 사이의 거리를 최소화할 수 있는 방법을 연구하였다. 두 영역 간의 최소 거리는 약 20 mm 정도가 최적임을 발견하였다. 위에서 얻은 최적화된 인자들을 바탕으로 13명의 정상인의 뇌에서 관류 영상을 얻은 결과 매우 좋은 대조도의 영상을 얻을 수 있었다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제19권3호
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• pp.150-156
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• 2008

본 연구에서는 이산 웨이브렛 도메인에서 기저계수와 웨이브렛 계수의 변환을 이용하여 X-ray 이미지의 대조도를 향상시키는 방법을 제안하였다. 기저 함수의 변환은 기존에 나와있는 contrast limited adaptive histogram equalization (CLAHE)와 multi-scale image contrast amplification (MUSICA)와 같은 보편적인 영상의 대조도 향상 기법을 적용하였으며 대조도가 향상된 저해상도 기저 계수의 역변환으로 인한 Blurring 현상을 방지하고 또한 이미지의 선명도를 향상시키기 위하여 웨이브렛 계수에 sigmoid function을 적용하였다. 본 알고리즘에 대한 성능 평가를 위하여 contrast detail mammography(CDMAM) 팬텀의 영상을 획득하여 기존에 사용한 대조도 향상 기법들과 contrast to noise ratio (CNR) 및 line profile에 대한 비교평가를 실시 하였고 그 결과 기존의 대조도 향상기법을 웨이브렛 도메인에서 적용하는 것이 뛰어나다는 것을 알 수 있었다. 본 영상 대조도 향상기법은 영상의 대조도를 증가시키는 동시에 잡음의 증폭을 효율적으로 억제할 수 있다. 따라서 본 연구는 의료 영상뿐 만이 아닌 대조도와 선명도가 중요시되는 여려 분야에 적용될 수 있으리라 기대된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권5호
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• pp.361-366
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• 2017

컴퓨팅 아키텍처와 응용 소프트웨어 기술의 발달로 최근에는 근사가 아닌 실제 물리계 모사라는 컴퓨터 시뮬레이션의 궁극 목표가 현실 이슈로 대두되고 있다. 본 논문에서는 미국 정부 주도 슈퍼컴퓨팅 기반 다물리 시뮬레이션 사업의 결과물로 나온 일리노이 대학의 일리노이 록스타라는 유체-구조-연소 연성 해석툴을 활용하여 충격파관 내의 금속판의 미소 시간 운동을 전산모사하고 기존 실험, 해석들과 비교하는 연구를 수행하였다. 전산유동해석은 정렬격자를 기반으로 하였고 구조해석은 대변형 선형탄성을 가정하였다. 또한 강한 연계 시간적분법이 적용된 알고리즘의 고도화로 인해 충격파 내 금속패널에 관한 높은 수준의 실험-계산 상관성을 보였다. 본 연구의 제한적인 검증연구를 확장하여 해석환경 내 추가 모듈들의 검증작업들과 코드개선을 통해 오픈소스 기반 연구개발 도구로서 활용할 예정이다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제14권2호
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• pp.99-107
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• 2003

선형가속기(Mitsubishi, ML15MDX)를 이용한 방사선수술시스템인 Photon Knife에서 Linac-gram을 통해 선속-표적 위치를 확인하여 신뢰성 있는 시술을 유지하도록 하였다. 선속-레이저광 교정 기구를 제작하여 레이저광의 입사점과 사출점을 조사하여 빔의 위치결정에 이용하였다. 선형가속기에 부착한 보조 콜리메이터의 고정을 확인하기 위해 Isocenter에서 5 cm 떨어진 위치에 팔각형 필름지지체를 두도록 제작하고 확인용 필름(Kodak X-omat V2)을 설치하였다. 필름에 선형가속기의 지지체를 45$^{\circ}$씩 회전조사 하여 필름에 나타난 거리로 보조 콜리메이터의 이동을 확인한 결과 실험 오차내에서 이동이 없음을 확인하였다. 임상에 이용한 체위 표시기는 10 mm 쇠구슬 제도와 납인형을 두어 PKRS 시술시 환부의 체위를 쉽게 확인할 수 있도록 고안제작되었다. 앙와위 및 우측 측와위로 조사한 방사선수술에서 표적 위치기에 있는 양측 쇠구슬과 콜리메이터 조사면과의 일치를 LINAC-gram에서 확인한 결과 CT 영상의 표적좌표와 비교해서 평균 0.8$\pm$0.26 mm 의 오차범위에서 시술하였음을 보이므로 방사선조사의 정확성을 알 수 있다. 선형가속기의 Couch 에 임의의 힘을 가했을 때 위치변동은 좌우 $\pm$5 mm, Couch 축방향으로 $\pm$1 mm, 상하로 $\pm$2 mm 이동할 수 있음을 확인하였다. 이상의 결과로 Photon knife 방사선 수술 시스템은 방사선수술 전 환부의 표적과 선속의 일치를 LINAC-gram을 통해 확인할 수 있어 시술의 신뢰도를 높일 수 있을 것으로 생각된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제15권4호
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• pp.228-236
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• 2004

망막의 신경절세포는 눈에 가해진 시각 정보를 흥분파의 형태로 변환하여 시신경을 통하여 대뇌의 시각피질까지 전달한다. 과거에 사용하여 왔던 방법은 단일 전극을 단일 뉴론의 세포내, 외에 삽입함으로써 특정 시간대에 특정 뉴론만을 기록하는 방법이었으므로 신경망 전체를 통하여 처리되어 나오는 정보를 알아보기에는 적합하지 않다. 다행히 최근에 다채널 전극을 사용하여 여러 신경세포에서 나오는 신호를 동시에 기록할 수 있는 다채널기록법(multichannel recording) 이 개발되었으므로 본 연구에서는 8행 ${\times}$ 8열의 다채널전극을 사용한 다채널기록법을 이용하여 망막신경절세포 군집의 흥분파를 기록, 분석함으로써 단일 신경세포가 아닌 망막 신경망을 거쳐 최종적으로 나오는 신호에 대해서 연구하였다. 전극에 부착된 망막 절편에 2초 동안 빛을 가하고 5초 동안 빛이 차단되는 자극을 반복적으로 인가한 후, PSTH 분석방법으로 망막 신경절세포를 ON 세포, OFF세포, ON/OFF세포의 세가지 유형으로 분류할 수 있었으며, ON 세포: 35.0$\pm$4.4%, OFF 세포： 30.4$\pm$1.9%, ON/OFF 세포： 34.6$\pm$5.3% (전체 망막절편수=8)로 분포되어 있음을 확인하였다. 또한 상호상관(Cross-Correlation) 분석방법을 통해서 인접한 세포들끼리 매우 짧은 시간대에(<1 ms) 동기화된 흥분을 발사함을 확인할 수 있었고, 동기화된 흥분은 6～8개의 세포로 구성된 세포 클러스터에서 일어남을 확인하였다. 즉 개개의 신경절세포들이 빛 자극을 처리함에 있어 독립적으로 작용한다는 기존의 가정과는 달리 인접한 세포끼리는 동기화된 흥분을 보이는 것을 확인하였으며, 이러한 방식은 시세포 수와 신경절세포 수의 불균형으로 인해 초래되는 병목현상을 완화할 수 있는 효과적인 기전으로 생각된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제20권4호
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• pp.235-243
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• 2009

다양한 간 질환에 Ferucarbotran (SPIO)과 Gd-EOB-DTPA (Primovist) 조영제를 사용하여 자기공명영상 상에서 비교하여 간 질환의 특성 및 검출 과 그 질환에 따른 조영제 흡수관계를 알아보고자 한다. 실험대상은 국소 간 병변을 가진 50명의 환자 중 남자 25명, 여자 25명으로 평균나이는 50세이었다. 사용된 장비와 코일은 3.0T (General Electric Medical System, Excite HD) 자기공명영상장치와 8채널 채부코일이었다. 질환과 조영제 흡수관계를 비교하기 위하여 사용된 펄스 시퀀스는 Liver aquisition with volume acceleration (LAVA)와 Multi-Gradient rapid Echo (MGRE)이었다. 모든 검사기법은 일정한 데이터를 획득하기 위하여 Ferucarbotran (SPIO) 및 Gd-EOB-DTPA (Primovist) 조영제를 주입 전 후에 같은 위치를 선정하여 검사를 시행했다(p<0.05). 검사 결과는 Ferucarbotran와 Gd-EOB-DTPA의 대조도대 잡음비는 간세포암(HCC, 16 cases)이 $3.08{\pm}0.12$과 $7.00{\pm}0.27$이었다. 과다형성결절(Hyperplastic Nodule, 7 cases) 질환은 $3.62{\pm}0.13$, $2.60{\pm}0.23$, 전이(Metastasis, 13 cases)는 $1.70{\pm}0.09$, $2.60{\pm}0.23$, 초점성 결절성 과증식(Focal Nodular Hyperplasia, 6 cases)질환은 $2.12{\pm}0.28$, $5.86{\pm}0.28$, 농양(Abscess, 8 cases)은 $4.45{\pm}0.28$, $1.73{\pm}0.02$이었다. 또한, 각 질환에 대한 진단적 수행을 위해 ANOVA 검증을 하였다(p<0.05). 결론적으로, 두 조영제 효과로 2개 검사기법 모두가 간질환의 특성 및 검출과 그 질환에 따른 조영제 특성을 잘 보여주었다.

• 천문학회보
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• 제41권1호
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• pp.54.1-54.1
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• 2016

Multi-wavelength variability is a staple of active galactic nuclei (AGN). Optical variability probes the nature of the central engine of AGN at smaller linear scales than conventional imaging and spectroscopic techniques. Previous studies have shown that optical variability is more prevalent at longer timescales and at shorter wavelengths. Intra-night variability can be explained through the damped random walk model but small samples and inhomogeneous data have made constraining this model hard. To understand the properties and physical mechanism of intra-night optical variability, we are performing the KMTNet Active Nuclei Variability Survey (KANVaS). Using KMTNet, we aim to study the intra-night variability of ~1000 AGN at a magnitude depth of ~19mag in R band over a total area of ${\sim}24deg^2$ on the sky. Test data in the COSMOS, XMM-LSS, and S82-2 fields was obtained over 4, 6, and 8 nights respectively during 2015, in B, V, R, and I bands. Each night was composed of 5-13 epoch with ~30 min cadence and 80-120 sec exposure times. As a pilot study, we analyzed data in the COSMOS field where we reach a magnitude depth of ~19.5 in R band (at S/N~100) with seeing varying between 1.5-2.0 arcsec. We used the Chandra-COSMOS catalog to identify 166 AGNs among 549 AGNs at B<23. We performed differential photometry between the selected AGN and nearby stars, achieving photometric uncertainty ~0.01mag. We employ various standard time-series analysis tools to identify variable AGN, including the chi-square test. Preliminarily results indicate that intra-night variability is found for ~17%, 17%, 8% and 7% of all X-ray selected AGN in the B, V, R, and I band, respectively. The majority of the identified variable AGN are classified as Type 1 AGN, with only a handful of Type 2 AGN showing evidence for variability. The work done so far confirms there are more variable AGN at shorter wavelengths and that intra-night variability most likely originates in the accretion disk of these objects. We will briefly discuss the quality of the data, challenges we encountered, solutions we employed for this work, and our updated future plans.