• 대한방사선치료학회지
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• 제20권1호
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• pp.17-23
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• 2008

목 적: 선형가속기에 부착된 온보드영상장치(On-Board Imager)를 이용한 콘빔CT (Cone Beam Computerized Tomography)는 환자의 셋업 오차 확인 및 보정, 장기 및 표적의 움직임 확인이 용이한 장점이 있는 영상유도방사선 치료 장비이다. 하지만 촬영 시 받게 되는 imaging dose는 2차 암 발생위험의 원인이 된다. 이에 본 저자는 촬영조건(mAs)을 변화시킨 4가지 촬영 mode로 피부선량과 영상 품질을 비교 평가하여 적정한 촬영 mode를 제시하고자 한다. 대상 및 방법: 인체 모형 팬톰(RANDO phantom)을 사용하여 열형광선량계(TLD-100, Harshaw)를 두부, 흉부, 복부로 나누어 각 부위별로 8개씩 위치시킨 후 4가지의 촬영 mode (A: 125 kvp 80 mA 25 ms, B: 125 kvp 40 mA, 25 ms, C: 125 kvp 80 mA 10 ms, D: 125 kvp 40 mA, 10 ms)로 피부선량(skin dose)을 각각 3회씩 측정한 후 그 평균값을 얻어 평가하였고 catphan 504 phantom을 이용하여 장비 제조사의 영상 품질 정도관리 protocol에 따라서 각 촬영 mode 별 영상품질(image quality)을 비교 분석하였다. 결 과: 피부선량을 측정한 결과 두부에서는 A mode: 8.96 cGy, B mode: 4.59 cGy, C mode: 3.46 cGy, D mode: 1.76 cGy였고, 흉부는 A mode: 9.42 cGy, B mode: 4.58 cGy, C mode: 3.65 cGy, D mode: 1.85 cGy가 복부에서는 A mode: 9.97 cGy, B mode: 5.12 cGy, C mode: 4.03 cGy, D mode: 2.21 cGy의 값으로 측정이 되었다. 이는 A mode를 기준으로 약 B mode는 50%, C mode 60%, D mode는 80%의 선량 감소를 나타내었다. 영상품질 평가 항목인 HU reproducibility, Low contrast resolution, Spatial resolution (high contrast resolution), HU uniformity를 분석한 결과 모든 촬영mode에서 장비제조사에서 제시하는 tolerance 이내의 값으로 평가되었다. 결 론: 콘빔CT에 있어서 좋은 영상품질을 유지하면서 imaging dose를 줄이는 것은 중요하다. 이에 본 실험결과를 바탕으로 하여 soft tissue가 관심영역일 경우는 A mode로 두부 촬영 시 bone이 관심영역일 경우 D mode가 일반적인 경우에는 B, C mode가 적용 가능하리라 생각된다. 또한 콘빔CT촬영으로 인해 증가되는 2차 암 발생위험은 낮은 mAs의 촬영조건을 선택함으로써 줄일 수 있을 것이다.

• Imaging Science in Dentistry
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• 제48권1호
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• pp.41-44
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• 2018

Purpose: To evaluate the effect of different numbers of basis images and the use of metal artifact reduction (MAR) on the production and reduction of artifacts in cone-beam computed tomography images. Materials and Methods: An acrylic resin phantom with a metal alloy sample was scanned, with 450 or 720 basis images and with or without MAR. Standard deviation values for the test areas (around the metal object) were obtained as a way of measuring artifact production. Two-way analysis of variance was used with a 5% significance level. Results: There was no significant difference in artifact production among the images obtained with different numbers of basis images without MAR (P=.985). MAR significantly reduced artifact production in the test areas only in the protocol using 720 basis images (P=.017). The protocol using 450 basis images with MAR showed no significant difference in artifact production when compared to the protocol using 720 basis images with MAR (P=.579). Conclusion: Protocols with a smaller number of basis images and with MAR activated are preferable for minimizing artifact production in tomographic images without exposing the patient to a greater radiation dose.

• 대한방사선치료학회지
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• 제35권
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• pp.41-51
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• 2023

목 적: 본 연구는 폐암 환자의 정위체부방사선치료 시(Stereotactic Body Radiation Therapy, SBRT) 기준선(Baseline) 변화에 따른 3D-CBCT(Cone Beam Computed-Tomography)와 Gated-CBCT의 영상 품질(Image quality)을 비교 분석하여 호흡에 따른 움직임의 보정에 유용한 CBCT 촬영 방법을 찾고자 한다. 대상 및 방법: QUASAR^TM(Modus Medical Devices Inc, Canada) 팬텀에 지름이 3 cm인 고체 종양 물질(Solid Tumor)을 삽입하여 팬텀의 속도를 주기 3 sec, 최대 진폭 20 mm 로 4DCT(4-Dimentional Computed-Tomography)를 촬영하였다. 전산화 치료계획시스템 Eclipse^TM을 이용하여 고체 종양 물질에 육안적 종양용적(Gross Target Volume, GTV)을 윤곽 묘사하였다. Truebeam STx^TM을 이용해 4DCT 촬영 시와 동일하게 설정한 후, 기준선 변화가 1 mm, 3 mm, 5 mm인 호흡 패턴을 팬텀에 입력하여 3D-CBCT(Spotlight, Full)와 Gated-CBCT(Spotlight, Full) 영상을 5회 반복하여 획득하였다. 획득된 영상을 4DCT 영상을 기준으로 신호대잡음비(Signal-to-Noise Ratio, SNR), 대조대잡음비(Contrast-to-Noise Ratio, CNR), 종양 체적 길이(Tumor Volume Length) 및 모션 블러링 비(Motion Blurring Ratio, MBR)를 측정하여 비교하였다. 결 과: Spotlight Gated-CBCT 영상이 기준선 변화에 따른 신호대잡음비가 평균 13.30±0.10%, 대조대잡음비가 평균 7.78±0.16%, 종양 체적 길이가 평균 3.55 ± 0.17%, 모션 블러링 비가 평균 1.18 ± 0.06%로 Spotlight 3D-CBCT보다 우수한 값을 보였다. 또한, Full Gated-CBCT 영상이 기준선 변화에 따른 신호대잡음비가 평균 12.80 ± 0.11%, 대조대잡음비가 평균 7.60 ± 0.11%, 종양 체적 길이가 평균 3.54 ± 0.16%, 모션 블러링 비가 평균 1.18 ± 0.05%로 Full 3D-CBCT보다 우수한 값을 보였다. 결 론: 3D-CBCT 촬영 영상과 비교하여 Gated-CBCT 촬영 영상이 기준선 변화에 따른 영상 품질이 우수한 값을 보였으며, 호흡으로 인한 모션 블러링 인공물(Motion Blurring Artifacts)의 영향이 적은 것을 확인했다. 따라서 단기간에 고선량을 전달하는 폐암의 정위체부방사선치료 시 불규칙한 호흡으로 인한 기준선 변화가 발생하는 경우 Gated-CBCT를 이용해 영상유도(Image Guide)를 하는 것이 유용하다고 판단된다.

• 한국의학물리학회지:의학물리
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• 제29권4호
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• pp.150-156
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• 2018

This study aims to develop an improved Feldkamp-Davis-Kress (FDK) reconstruction algorithm using anisotropic total variation (ATV) minimization to enhance the image quality of low-dose cone-beam computed tomography (CBCT). The algorithm first applies a filter that integrates the Shepp-Logan filter into a cosine window function on all projections for impulse noise removal. A total variation objective function with anisotropic penalty is then minimized to enhance the difference between the real structure and noise using the steepest gradient descent optimization with adaptive step sizes. The preserving parameter to adjust the separation between the noise-free and noisy areas is determined by calculating the cumulative distribution function of the gradient magnitude of the filtered image obtained by the application of the filtering operation on each projection. With these minimized ATV projections, voxel-driven backprojection is finally performed to generate the reconstructed images. The performance of the proposed algorithm was evaluated with the catphan503 phantom dataset acquired with the use of a low-dose protocol. Qualitative and quantitative analyses showed that the proposed ATV minimization provides enhanced CBCT reconstruction images compared with those generated by the conventional FDK algorithm, with a higher contrast-to-noise ratio (CNR), lower root-mean-square-error, and higher correlation. The proposed algorithm not only leads to a potential imaging dose reduction in repeated CBCT scans via lower mA levels, but also elicits high CNR values by removing noisy corrupted areas and by avoiding the heavy penalization of striking features.

• 대한방사선치료학회지
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• 제34권
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• pp.61-72
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• 2022

목 적: 기존의 CBCT(Cone-beam Computed-tomography)는 호흡에 의한 움직임의 영향을 받는 부위에서 장기의 움직임으로 표적용적에 오차가 발생했다. 본 논문의 목적은 호흡동조방사선치료를 시행할 때 오차를 감소시켜주는 Gated CBCT(Gated Cone-beam Computed-Tomography)기능을 이용하여 정확성과 소요시간의 각각 유용성을 평가하고 위상에 따른 적절성에 대해 고찰하고자 한다. 대상 및 방법: Gated CBCT의 유용성을 평가하기 위해 Truebeam STx^TM에서 QUASAR^TM 호흡 움직임 팬텀과 납 표지자 삽입물(lead marker inserts)을 이용하여 전체 위상(Full Phase), 20~80% 위상, 30~70% 위상, 40~60% 위상마다 5회씩 Gated CBCT를 촬영하여 납 표지자의 번짐(Blurring) 길이를 측정하고 투시 촬영(fluoroscopy)의 Trigger mode를 사용하여 최고 위상(Top Phase)에서 구간이 끝나는 지점까지 납 표지자가 움직이는 거리를 5회씩 측정하여 비교하였다. 삼나무 고체 종양 삽입물(Cedar Solid Tumor Inserts)을 이용하여 4차원 전산화단층촬영(4-Dimentional Computed-tomography, 4DCT)을 촬영하여 전체 위상, 20~80% 위상, 30~70% 위상, 40~60% 위상마다 표적 용적을 설정하고 축 방향(S-I방향)으로 5회씩 길이를 측정하였고 동일하게 Gated CBCT를 5회씩 촬영하고 영상의 CT 값(CT number)을 분석하여 표적이 움직인 거리를 측정하여 비교하였다. 결 과: 납 표지자 삽입물을 이용하여 촬영한 Gated CBCT에서 전체 위상은 평균 4.46 cm, 20~80% 위상은 평균 3.11 cm, 30~70% 위상은 평균 1.94 cm, 40~60% 위상은 평균 0.90 cm가 측정되었다. 투시 촬영에서 납 표지자의 축방향 움직임 거리는 평균 4.38 cm였고 Trigger mode를 이용하여 최고 위상부터 Beam off 구간까지의 거리는 20~80% 위상은 평균 3.342 cm, 30~70% 위상은 평균 2.04 cm, 40~60% 위상은 평균 0.84 cm가 측정되었다. 두 결과를 비교하였을 때 전체 위상은 0.08 cm, 20~80% 위상은 0.23 cm, 30~70% 위상은 0.10 cm, 40~60% 위상은 0.07 cm의 차이가 확인되었다. 삼나무 고체 종양 삽입물을 이용하여 촬영한 4차원 전산화단층촬영 영상으로 윤곽 묘사(contouring)한 내부표적용적(Internal Target Volume, ITV)과 치료계획용적(Planning Target Volume, PTV) 윤곽의 길이는 전체 위상에서 6.40 cm, 7.40 cm, 20~80% 위상에서 4.96 cm, 5.96 cm, 30~70% 위상에서 4.42 cm, 5.42 cm, 40~60% 위상에서 2.95 cm, 3.95 cm가 측정되었고 촬영한 Gated CBCT에서 Full 위상은 평균 6.35 cm, 20~80% 위상은 평균 5.25 cm, 30~70% 위상은 평균 4.04 cm, 40~60% 위상은 평균 3.08 cm가 측정되었다. 두 결과를 비교하였을 때 내부표적용적에서 ±8.5% 이내의 오차로 일치하는 것을 확인하였다. 결 론: 기존의 CBCT는 호흡에 의한 움직임의 영향을 받는 부위에서 장기의 움직임으로 오차가 발생하는 문제가 있었지만 본 연구를 통해서 Gated CBCT를 이용하여 설정한 위상의 표적 용적과 비슷한 영상을 얻어 정확한 영상유도를 시행하여 유용성을 확인하였다. 하지만 설정한 위상이 줄어들수록 영상 촬영소요시간이 길어진다. 따라서, 촬영소요시간과 위상의 오차를 고려했을 때 30~70% 위상 이상의 넓은 위상을 사용하는 호흡동조 정위체부방사선치료 환자에게 적용하는 것이 적절하다고 생각한다.

• 대한방사선기술학회지:방사선기술과학
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• 제45권2호
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• pp.127-134
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• 2022

In order to overcome the image quality limitations of the conventional C-arm, a flat panel detector (FPD) is used to enhance spatial resolution, detective quantum efficiency, frame rate, and dynamic range. Three-dimensional (3D) visualized information can be obtained from C-arm computed tomography (CT) equipped with an FPD, which can reduce patient discomfort and provide various medical information to health care providers by conducting procedures in the interventional procedure room without moving the patient to the CT scan room. Unlike a conventional C-arm device, a C-arm CT requires different basic safety and essential performance evaluation criteria; therefore, in this study, basic safety and essential performance evaluation criteria to protect patients, medical staff, and radiologists were derived based on International Electrotechnical Commission (IEC) standards, the Ministry of Food and Drug Safety (MFDS) standards in Korea, and the rules on the installation and operation of special medical equipment in Korea. As a result of the study, six basic safety evaluation criteria related to electrical and mechanical radiation safety (leakage current, collision protection, emergency stopping device, overheating, recovery management, and ingress of water or particulate matter into medical electrical (ME) equipment and ME systems: footswitches) and 14 essential performance evaluation criteria (accuracy of tube voltage, accuracy of tube current, accuracy of loading time, accuracy of current time product, reproducibility of radiation output, linearity and consistency in radiography, half layer value in X-ray equipment, focal size and collimator, relationship between X-ray field and image reception area, consistency of light irradiation versus X-ray irradiation, performance of the mechanical device, focal spot to skin distance accuracy, image quality evaluation, and technical characteristic of cone-beam computed tomography) were selected for a total of 20 criteria.

• 대한방사선치료학회지
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• 제21권2호
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• pp.67-74
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• 2009

목 적: 전립선암 환자를 대상으로 kV 콘빔CT를 이용한 영상유도방사선치료 시 촬영조건에 따른 인체의 각 장기들에 미치는 흡수선량(absorbed dose)과 유효선량(effective dose)을 비교 평가해 보고자 한다. 대상 및 방법: 환자를 대상으로 직접 실험할 수 없으므로 인체의 구성과 조직이 흡사한 인체 모형 팬텀(Anderson rando Phantom, Alderson Research Laboratories Inc., USA)과 전산화 단층 모의치료기(Lightspeed RT CT, GE, USA)를 이용하여 국제 방사선 방호 위원회(International Commission on Radiological Protection, ICRP)에서 권고된 신체 내 중요 장기들을 묘사하였다. 팬텀 내부의 묘사된 주요 장기에 선량 측정을 위하여 열형광선량계(TLD 100 Lif rods, Harshaw Chemical Co., USA)를 1~8개 삽입한 후 팬텀의 중심을 전립선에 위치시키고, On board imager (OBI) System이 부착된 의료용 선형 가속기(Clinac iX, Varian, USA)를 이용하여 두 가지 촬영모드인 표준모드(Standard-mode, A-mode)와 저선량모드(Low-dose mode, B-mode)에서 kV 콘빔 CT 촬영을 각 3회씩 반복해서 측정하였다. 결 과: 인체 모형 팬텀을 이용하여 전립선암 환자를 대상으로 한 kV 콘빔 CT 촬영을 시행한 결과 전립선, 방광, 직장에 대한 흡수선량은 A-mode인 경우 각각 5.5 cGy/1회, 6.5 cGy/1회, 5.7 cGy/1회, B-mode인 경우 1.1 cGy/1회, 1.3 cGy/1회, 1.2 cGy/1회 결과를 보였다. 각 장기에 대한 조직가중치를 고려한 유효선량은 A-mode와 B-mode에서 19.1 mSv, 4.4 mSv의 결과로 나타났다. kV 콘빔CT 촬영 시 인체에 미치는 유효선량을 측정한 결과, 전립선암 영상유도방사선치료 시 A-mode 콘빔CT는 B-mode 콘빔CT보다 환자가 받는 선량이 약 4배 이상 증가하는 것을 알 수 있었다. 결 론: 그러므로 전립선암 영상유도방사선치료 시 환자가 받는 치료 이외의 선량을 고려했을 때 가능한 B-mode 또는 낮은 촬영 조건을 설정하여 환자가 받는 치료이외선량을 가능한 한 줄일 필요가 있다고 사료된다.

• Journal of Periodontal and Implant Science
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• 제46권2호
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• pp.116-127
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• 2016

Purpose: The objective of this study was to investigate the relationships between primary implant stability as measured by impact response frequency and the structural parameters of trabecular bone using cone-beam computed tomography(CBCT), excluding the effect of cortical bone thickness. Methods: We measured the impact response of a dental implant placed into swine bone specimens composed of only trabecular bone without the cortical bone layer using an inductive sensor. The peak frequency of the impact response spectrum was determined as an implant stability criterion (SPF). The 3D microstructural parameters were calculated from CT images of the bone specimens obtained using both micro-CT and CBCT. Results: SPF had significant positive correlations with trabecular bone structural parameters (BV/TV, BV, BS, BSD, Tb.Th, Tb.N, FD, and BS/BV) (P<0.01) while SPF demonstrated significant negative correlations with other microstructural parameters (Tb.Sp, Tb.Pf, and SMI) using micro-CT and CBCT (P<0.01). Conclusions: There was an increase in implant stability prediction by combining BV/TV and SMI in the stepwise forward regression analysis. Bone with high volume density and low surface density shows high implant stability. Well-connected thick bone with small marrow spaces also shows high implant stability. The combination of bone density and architectural parameters measured using CBCT can predict the implant stability more accurately than the density alone in clinical diagnoses.

• 대한방사선치료학회지
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• 제22권1호
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• pp.19-24
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• 2010

목 적: Fiducial marker를 이용한 전립선암 방사선치료 시 적용 가능한 여러 영상유도 중 marker match를 이용한 Image guided radiotherapy (IGRT)의 유용성에 관하여 연구하고자 한다. 대상 및 방법: Fiducial marker를 이용해 영상유도 방사선 치료를 실시하는 전립선암 환자 10명을 대상으로 하였고, On-board image (OBI) system이 구성된 선형가속기(CLINAC iX)를 이용하였다. 환자를 set up 한 후 marker match와 Cone-beam Computed Tomography (CBCT)를 이용해 영상 유도를 실시한 후 X, Y, Z축에 대한 보정 값을 결정하고 이를 비교 평가하였다. 동일 환자를 대상으로 동일한 조건에서 marker match와 CBCT를 1주일에 한 번씩 총 5회 시행하였다. 결 과: Marker match와 CBCT에서 10명 모두 동일한 방향성을 보였고, marker match와 CBCT의 보정 값을 비교해본 결과 평균적으로 X축에서 약 0.6 mm, Y축에서 약 0.7 mm, Z축에서 약 0.8 mm의 차이를 보였다. 결 론: Fiducial marker를 이용하여 전립선암을 치료할 경우 marker match의 사용은 CBCT를 이용한 영상 유도와 평균 1.0 mm 미만의 보정 값의 차이를 보였으며, CBCT를 단독으로 이용하여 영상유도를 실시하는 것 보다 marker match와 CBCT를 이용한 3D/3D match를 병행하여 영상 유도를 실시하는 것이 치료기간 동안 영상 유도로 인한 환자의 피폭을 줄이고 영상획득 시간을 단축시킬 수 있어 매우 유용하였다.

• 대한방사선치료학회지
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• 제26권2호
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• pp.289-295
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• 2014

목 적 : 영상유도방사선치료 시 사용하는 콘빔 CT는 치료자세 오차를 확인하는 중요한 수단이지만 피폭선량을 증가 시키는 단점이 있다. 이에 본 연구는 콘빔 CT의 시행주기를 격일로 하는 시나리오를 만들어 유용성을 평가하고자 한다. 대상 및 방법 : 콘빔 CT를 이용하여 세기변조방사선치료를 받은 전립선암 환자 9명을 대상으로 실제 치료 시 매일 콘빔 CT로 치료자세 오차를 분석하여 보정한 값을 바탕으로 격일로 콘빔 CT를 시행하는 시나리오를 만들었다. 시나리오에서 콘빔 CT를 시행하지 않은 날의 치료자세 오차 값을 실제 치료 시의 치료중심점에서 이동하여 치료계획시스템(Pinnacle 9.2, Philips, USA)에 적용한 후 실제 치료와 동일한 조건으로 재 치료계획을 수립하였으며, 이를 바탕으로 PTV(Planning Target Volume)와 정상장기의 선량분포를 비교 분석하였다. 결 과 : 매일 콘빔 CT를 시행하였을 때의 치료자세 오차 값을 기준으로 격일로 콘빔 CT를 시행하는 시나리오에서는 X, Y, Z축으로 각각 $0.2{\pm}0.73mm$, $0.1{\pm}0.58mm$, $-1.3{\pm}1.17mm$ 차이가 나타났다. 이를 치료계획에 적용하여 재 치료계획을 수립하여 선량분포를 평가한 결과는 매일 콘빔 CT를 시행한 결과와 비교하여 PTV의 Dmean : -0.17 Gy, $D_{99%}$ : -0.71 Gy, 차이가 나타났다. 정상 장기는 직장 벽의 $V_{66}$ : 1.55%, 방광의 $V_{66}$ : -0.76% 차이가 나타났다. 결 론 : 격일로 콘빔 CT를 시행하였을 경우 콘빔 CT에 의한 피폭선량을 감소시키고 촬영으로 인한 추가적인 치료시간을 줄여 줄 수 있다. 또한 PTV, 정상장기의 선량분포의 차이가 크지 않으므로 환자의 상태의 따라 격일 콘빔 CT의 적용을 고려할 수 있을 것으로 사료된다.