• Nuclear Engineering and Technology
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• 제55권7호
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• pp.2567-2571
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• 2023

Scintillator materials are widely used in the medical and industrial fields for imaging systems using gamma cameras. In this study, image evaluation is performed by modeling a gamma camera system based on a lutetium-yttrium oxyorthosilicate (LYSO) scintillation detector using a pinhole collimator that can improve the spatial resolution. A LYSO detector-based gamma camera system is modeled using a Monte Carlo simulation tool. The geometric concept of the pinhole collimator is designed using various magnification factors, and the spatial resolution is measured using the acquired source image. To evaluate the resolution, the full width at half maximum (FWHM) and natural image quality assessment (NIQE), a no-reference-based parameter, are used. We confirm that the FWHM and NIQE values decrease simultaneously when the diameter of the pinhole collimator increases. Additionally, we confirm that the spatial resolution improves as the magnification factor increases under the same pinhole diameter condition. Particularly, a 0.57 mm FWHM value is obtained using the modeled gamma camera system with a LYSO scintillation detector. In conclusion, our results demonstrate that a pinhole collimator with a LYSO scintillation detector is a promising gamma camera imaging system.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제35권4호
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• pp.353-360
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• 2012

핵의학 영상 기기 중 SPECT시스템은 촬영목적에 따라 다양한 콜리메이터를 사용하며 영상 재구성을 위해서는 각 콜리메이터의 기하학적 특성을 반영하는 것이 필요하다. 본 연구에서는 이 중 핀홀 콜리메이터를 사용한 핵의학 영상기기의 영상 재구성에 관한 연구를 수행하였으며 특히 핀홀 콜리메이터 영상 재구성시 발생하는 샘플링 문제를 제거하는 방법에 대한 연구를 수행하였다. 순환적 영상 재구성 방법의 투사(projection)와 역투사(back-projection)시 각기 다른 방식으로 구축된 시스템 모델을 반영한 비동일 시스템 모델 방식을 개발하여 최대우도 기댓값최대화(maximum likelihood expectation maximization, ML-EM) 알고리듬에 적용하였다. 설계한 재구성 알고리듬을 성능을 검증하기 위해 geant4 application for tomographic emission(GATE) 시뮬레이션 툴을 이용하여 핀홀 콜리메이터의 디지털 팬텀 시뮬레이션을 수행하고 이를 이용하여 기존방식과 제안한 방식의 재구성 알고리듬에 대한 비교평가 연구를 수행하였다. 그 결과 본 연구에서 제안한 비동일 시스템 모델 사용 영상 재구성 방법은 동일 시스템 모델을 사용한 순환적 재구성 알고리듬에 비해 효과적으로 샘플링 문제를 제거할 수 있는 것을 확인 할 수 있었다. 본 연구에서 제안한 영상 재구성 방법은 다양한 콜리메이터에 확대적용 되어 사용 될 수 있을 것으로 기대된다.

• Journal of the Optical Society of Korea
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• 제20권6호
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• pp.663-668
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• 2016

In single-photon-emission computed tomography (SPECT) with a pixelated semiconductor detector (PSD), not only pinhole collimators but also parallel-hole collimators are often used in preclinical nuclear-medicine imaging systems. The purpose of this study was to evaluate and compare pinhole and parallel-hole collimators in a PSD. For that purpose, we paired a PID 350 (Ajat Oy Ltd., Finland) CdTe PSD with each of the four collimators most frequently used in preclinical nuclear medicine: (1) a pinhole collimator, and (2) low-energy high-resolution (LEHR), (3) low-energy general-purpose (LEGP), and (4) low-energy high-sensitivity (LEHS) parallel-hole collimators. The sensitivity and spatial resolution of each collimator was evaluated using a point source and a hot-rod phantom. The highest sensitivity was achieved using LEHS, followed by LEGP, LEHR, and pinhole. Also, at a source-to-collimator distance of 2 cm, the spatial resolution was 1.63, 2.05, 2.79, and 3.45 mm using pinhole, LEHR, LEGP, and LEHS, respectively. The reconstructed hot-rod phantom images showed that the pinhole collimator and the LEHR parallel-hole collimator give a fine spatial resolution for preclinical SPECT with PSD. In conclusion, we successfully compared different types of collimators for a preclinical pixelated semiconductor SPECT system.

• 한국방사선학회논문지
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• 제18권1호
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• pp.27-36
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• 2024

본 연구에서는 갑상샘 신티그래피 영상 획득 시 평행다공형 조준기를 적용해보고 각 영상획득 조건에서 바늘구멍형 조준기와의 차이를 정량적으로 분석해보고자 하였다. 이를 위해 갑상샘 팬텀과 점 선원을 이용하여 육안상 크기와 해상력, 민감도, 신호 대 잡음비(Signal to Noise Ratio, SNR), 대조도 대 잡음비(Contrast to Noise Ratio, CNR)를 평가 하였다. 육안상 크기를 비교하였을 때 평행다공형 조준기 적용 시 약 2.00~2.09배 정도의 확대율을 적용해야 바늘구멍형 조준기를 적용 했을 때와 비슷한 크기의 영상을 획득할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 점 선원을 이용한 FWHM(mm)측정에서는 경향성이 보이지 않았고 민감도는 평행다공형 조준기에서 높은 값이 나타났다. SNR, CNR은 낮은 확대율, Matrix Size 128×128, 평행다공형 조준기를 사용하였을 때 높게 나타났다. 육안상 크기가 비슷한 영상에서는 Matrix Size가 같을 때 바늘구멍형 조준기에서 SNR, CNR이 모두 높게 나타났다. 따라서 갑상샘 신티그래피 검사시행 시 각 병원의 상황에 따라 적절한 조건을 설정하여 평행다공형 조준기를 적용한다면 장비 활용 측면과 업무 효율적인 측면에서 좋은 선택지가 될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제14권2호
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• pp.475-481
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• 2014

이 연구의 목적은 감마선 검출 시스템을 개발하여 평행구멍형 조준기와 바늘구멍 조준기를 이용하여, 각각 소동물용 감마영상 획득과 환경 방사선 검출 영상을 획득하는 것이다. 본 연구에서는 크기가 $50{\times}50mm$ 이며, 6 mm 두께의 CsI(Tl) 섬광체와 $50{\times}50mm$ 크기의 Hamamatsu H8500C 위치민감형 광전자증배관, 저항분배회로, 전치증폭기, 성형증폭기, NIM 모듈 및 아날로그 디지털 변환기로 구성된 감마카메라를 개발하였다. 또한. 바늘구멍 감마카메라와 전하결합소자 카메라를 결합하여 환경모니터링에 적용할 수 있는 장비를 개발하였다. 본 연구 결과는 평행 구멍형 조준기와 바늘구멍 조준기를 이용한 감마카메라를 각각 소동물용 감마영상 획득과 환경방사선 측정에 적용 할 수 있음을 보여주었다. 이 시스템은 소 동물전용 감마카메라와 환경방사선 측정 시스템으로 활용 될 수 있을 것이다.

• Journal of Magnetics
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• 제19권4호
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• pp.372-377
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• 2014

The purpose of the study is to investigate how uptake counts of $^{201}Tl$ of radioisotopes in the human body could change, when taking computed tomography and magnetic resonance imaging right after injecting contrast media. $^{201}Tl$ radioisotope substances of iodine contrast medium, which is a computed tomography contrast medium, and paramagnetic contrast medium, which is an magnetic resonance imaging contrast medium, were used as study materials. First, $^{201}Tl$ was put into 4 cc of normal saline in test tube, and then a computed tomography contrast medium of Iopamidol$^{(R)}$ or Dotarem$^{(R)}$, was put into 2 cc of normal saline in test tube. An magnetic resonance imaging contrast medium of Primovist$^{(R)}$ or Gadovist$^{(R)}$ was also put into 2 cc of normal saline in test tube. Each contrast medium was distributed to make $^{201}Tl$ as 3 mCi, with a total of 4 cc. Gamma camera, low energy high resolution collimator, and pinhole collimator were used to obtain images. The uptake count of $^{201}Tl$ was measured with 1000 frames of images, and obtained after 10 times of repetition. This study revealed that the use of Gadovist$^{(R)}$, which is an magnetic resonance imaging contrast medium, showed the smallest number of uptake count, after measuring $^{201}Tl$ uptake count by low energy high resolution collimator. On the other hand, the use of Iopamidol$^{(R)}$, which is a computed tomography contrast medium, showed the biggest difference in uptake count, when measuring $^{99m}Tc$ uptake count by Pinhole collimator. When examining with gamma camera, using contrast medium and $^{201}Tl$, identifying the changes of uptake count is very important for improving the value of diagnosis.

• 핵의학기술
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• 제19권1호
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• pp.3-11
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• 2015

기존 감마카메라에 장착된 핀홀 콜리메이터 4 mm 초점을 이용하여 24시간 지연검사에는 슬관절, 악관절 연조직 계수치가 작아 높은 질영상을 얻기에는 매우 어려운 부분이 있다. 대부분 고분해능 영상 획득시 4 mm 직경의 초점만을 이용한 검사를 시행해 왔다. 기존 감마카메라를 이용하여 Micro deluxe phantom의 고분해능 핀홀 콜리메이터 SPECT을 비교 평가해 보았다. 본 연구에서는 각 초점 직경의 비교 평가와 24시간 지연검사 유용성을 평가해 보았다. 선 선원을 이용하여 6 mm, 8 mm 직경 초점을 핀홀 콜리메이터에 장착하고 각 초점의 분해능을 평가해 보았으며 Micro deluxe phantom을 고선량 및 저선량으로 혼합하여 SPECT 영상을 획득하여 OSEM 알고리즘을 이용한 프로그램으로 영상을 재구성 및 분해능 평가를 하였다. 임상영상은 염증질환이 있는 슬관절과 악관절의 3시간, 24시간 지연영상을 획득하여 관심영역과 주변부를 150 mm로 설정하여 신호대 잡음비, 대조도, 균일도를 비교 및 분석하였다. 슬관절 24시간 지연영상에서 신호대 잡음비, 대조도, 균일도가 향상되었으나 악관절에서는 신호대 잡음비, 균일도는 저하 되었고 대조도는 현저히 감소됨을 알수 있었다. 6 mm, 8 mm 초점을 이용한 핀홀 콜리메이터는 24시간 지연영상에서 좀더 나은 정보를 얻을수 있으며 슬관절뿐만 아니라 연조직이 많이 포함된 고관절, 천장관절에서 충분히 질적인 임상영상을 얻을 수 있다고 사료된다.

• 핵의학기술
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• 제15권1호
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• pp.90-93
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• 2011

Pixelated BSGI 감마카메라는 높은 분해능과 민감도를 특징으로 하며, 좁은 FOV로 인하여 검출기와 장기간의 거리를 최소화 할 수 있는 장점이 있다. 따라서, 국소 장기인 갑상선, 부갑상선, 담낭 등의 검사에 유용하다고 알려져 있다. 일반적으로 핵의학 검사에서 감마카메라를 사용하여 국소 장기를 영상화할 때 상의 크기를 확대하고, 우수한 분해능을 획득하고자 바늘구멍 조준기(Pinhole Collimator)를 사용한다. 이에 본 연구에서는 대표적인 국소장기인 갑상선 검사를 대상으로 바늘구멍 조준기로 획득한 영상 과 Pixilated BSGI 감마카메라로 획득한 영상을 비교하여 갑상선 검사 시 Pixilated Breast-Specific Gamma Imaging(BSGI) 감마카메라의 유용성을 평가 하였다. $^{99m}TcO_4^-$을 넣은 갑상선 팬텀을 이용 하였다. 바늘구멍 조준기를 장착한 INFINIA 감마카메라와 저 에너지 고 분해능용 평행다중구멍 조준기를 장착한 Pixelated BSGI 감마카메라에서 300 sec 또는 100 kcts로 설정 후 영상을 획득하였다. 모든 영상 획득은 현재 서울아산병원에서 실제 환자에게 적용하고 있는 갑상선 검사 절차와 동일한 방법으로 시행하였다. 그 결과 INFINIA 감마카메라와 Pixelated BSGI 감마카메라의 갑상선 팬텀 영상을 비교한 결과 Pixellated BSGI 감마카메라에서 갑상선 팬텀의 열소(hot spot)와 냉소(cold spot)의 구분을 더욱 명확하게 확인 할 수 있었다. 갑상선 검사시 Pixilated BSGI 감마카메라는 영상획득 시간을 단축시킬 수 있을 뿐만 아니라 더 나아가 투여하는 방사성의약품의 양을 줄임으로써 환자의 피폭을 경감 시킬 수 있다. 촬영시간의 단축은 환자의 호흡 및 움직임을 최소화하여 더 좋은 영상을 얻을 수 있다. 또한 Pixelated BSGI 감마카메라의 검출기는 작고 다양한 회전이 가능하므로 장기와 검출기 사이 거리를 최소화 할 수 있고, 장비자체의 이동도 가능하므로 환자의 이동이 불가 한 경우 매우 유용하다. 그러나 이러한 장점에도 불구하고 Pixelated (BSGI) 감마카메라는 방사성의약품의 집적이 매우 낮은 유방 촬영 전용으로 제작했기 때문에 2000 cts/s 이상에서는 불감시간 효과가 발생한다. 따라서 Pixelated BSGI 감마카메라를 핵의학 갑상선 검사에 적용할 경우 방사성의약품의 투여량의 조절과 영상획득 시간의 조정에 대한 연구가 더 필요할 것으로 사료된다.

• 대한핵의학회지
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• 제39권6호
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• pp.445-455
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• 2005

목적 : 임상용 Philips ARGUS 감마카메라와 특별 제작한 작은 구경의 바늘구멍조준기를 이용하여 animal SPECT를 개발하였다. 본 연구에서는 이 시스템의 물리적인 성능을 평가하고 소동물 실험에 적합한지를 평가하였다. 대상 및 방법: 스텝 모터와 이를 제어할 수 있는 소프트웨어를 이용한 피사체 회전장치를 개발하였다. 작은 입구(0.5, 1.0, 2.0 mm)의 바늘구멍조준기를 제작하였고 평면 공간해상도, 민감도, 단층촬영해상도 등을 포함한 물리적 성능을 모든 입구 크기에 대해 실험하였다. 조준기 입구로부터의 거리에 따른 사용 가능한 시야를 측정하기 위하여, 같은 간격만큼 떨어진 여러 선선원의 영상을 얻고 영상의 시야 내에서 보이는 선 영상의 개수를 이용하여 사용 가능한 시야를 측정하였다. 시야의 정중앙에 놓인 내경 0.5 mm, 길이 12 mm의 Tc-99m 선선원을 이용하여 거리에 따른 평면 공간 해상도를 측정하였다. 전체 반값두께를 'mm'단위로 얻기 위한 환산인자를 평면 영상에서의 두개의 서로 떨어진 선선원으로부터 계산하였다. 시스템 민감도를 측정하기 위하여 내경 1.0 mm의 Tc-99m 점선원을 사용하였다. 또한 냉소반점 모형과 열소반점 모형, 그리고 [I-123] FP-CIT를 정맥내 주사한 흰쥐의 뇌 영상의 SPECT 영상을 얻었고 여과후역투사 방법으로 재구성하였다. 결과: 사용 가능한 시야의 크기는 조준기의 초점으로부터의 거리에 비례하였고 이들의 관계는 선형 함수로 근사되었다(y=1.4x+0.5). 3 cm에서 1.0 mm 조준기로 측정한 민감도와 평면해상도는 각각 71 cps/MBq과 1.24 mm이었다. 1.0 mm 바늘구멍조준기에 대하여 [I-123] FP-CIT를 이용한 흰쥐의 뇌 SPECT 영상에서 각 반구의 줄무늬체 도파민 전달체 분포가 잘 구분되어 보였다. 결론: Philips ARGUS 스캐너와 작은 구경의 바늘구멍조준기로 개발한 새로운 소동물 SPECT 시스템이 소동물 영상을 얻는데 충분한 성능을 가짐을 입증하였다.

• 대한핵의학회지
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• 제38권1호
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• pp.74-84
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• 2004

목적:. I-125는 저에너지(27-35 keV) 방사선을 방출하기 때문에 두께가 얇은 섬광결정과 조준기를 사용할 수 있어 고분해능, 고민감도 영상획득에 유리한 물리적 특성을 가지고 있다. 이 연구의 목적은 새로운 시뮬레이션 도구인 GATE (Geant4 Application for Tomographic Emission)를 사용하여 최적의 I-125 SPECT 시스템 파라미터를 도출하는 것이다. 대상 및 방법: 시뮬레이션 방법의 신뢰성을 검증하기 위해, Weisenberger 등이 개발한 감마 카메라 시스템을 모사하였다. 섬광체로 평판형 Nal(T1)을 사용하였으며, 두께는 검출효율을 계산해서 결정하였다. 평행구멍조준기와 바늘구멍조준기의 여러 파라미터가 공간분해능과 민감도에 미치는 영향을 평가하였다. 그리고 최적화된 조준기를 결합한 I-125 SPECT의 성능을 평가하였다. 결과: 시뮬레이션에 대한 신뢰성 검증연구 결과, 측정과 시뮬레이션에서 공간분해능(4%)과 민감도(3%)가 유사함을 확인하였다. Nal(T1) 두께는 I-125 감마선을 98% 검출할 수 있도록 1 mm로 결정하였다. 시뮬레이션 결과 고분해능 평행구멍조준기로 구멍크기가 0.2 mm이고 길이가 5 mm인 사각구멍조준기를 선택하였고, 범용 평행구멍조준기로 구멍크기가 0.5 m이고, 길이가 10 mm인 육각구멍조준기를 선택하였다. 바늘구멍조준기는 구멍지름이 0.25 mm이고 채널높이가 0.1 mm이며, 허용각도가 90도인 조준기를 선택하였다. 최적화된 고분해능 평행구멍조준기, 범용 평행구멍조준기, 바늘구멍조준기를 결합한 I-125 SPECT의 재구성 영상 공간분해능은 각각 1.2 mm, 1.7 mm, 0.8 mm였으며, 민감도는 39.7 cps/MBq, 71.9 cps/MBq, 5.5 cps/MBq이었다. 결론: GATE 시뮬레이션으로 I-125 영상에 적합한 섬광결정 파라미터 및 조준기 파라미터를 도출하였다. 이 연구결과는 I-125 SPECT로 탁월한 고분해능, 고민감도 영상을 얻을 수 있음을 보여준다.