• 제목/요약/키워드: Volumetric imaging

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3차원 데이터획득 뇌 FDG-PET의 정확도 평가 (An Assessment of the Accuracy of 3 Dimensional Acquisition in F-18 fluorodeoxyglucose Brain PET Imaging)

  • 이정림;최용;김상은;이경한;김병태;최창운;임상무;홍성운
    • 대한핵의학회지
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    • 제33권3호
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    • pp.327-336
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    • 1999
  • 목적: 이 연구의 목적은 3D FDG-PET 뇌영상의 정량적 정확도와 임상적 유용성을 연구하는 것이다. 대상 및 방법: 24명의 환자에게 약 370 MBq의 FDG를 주사하고 섭취되기까지 30분을 대기한 후 GE $Advance^{TM}$ PET을 사용하여 30분간의 2D 영상과 10분간의 3D 영상을 얻었다. 백질, 회백질, 병변, 정상조직의 관심영역 분석을 통하여 영상대비와 FDG 섭취비를 구하여 비교하였다. 3D PET의 효율을 최대화하기 위하여 투과스캔을 사용한 경우와 사용하지 않은 경우의 감쇠보정 효과를 비교하였다. 결과 3D 영상의 영상대비는 2D 영상이 1 일 때 산란보정을 실행한 경우 회백질 대 백질에서 $0.95{\pm}0.12$, 정상 대 병변에서 $0.96{\pm}0.05$이었다. 2D 영상의 FDG 섭취비가 1일 때 3D 영상의 FDG 섭취비는 산란보정을 실행한 경우 $1.02{\pm}0.08$이었다. 3D 영상은 영상대비, 분해능, 영상 잡음에 대한 순위 척도평가에서 각각 81%, 83%, 81%에 해당되는 등급을 받아 선호도가 우수하였다. 3D 영상에서 계산감쇠보정 방법은 측정감쇠보정 방법에 필적하는 결과를 얻었다. 결론: 산란보정과 계산감쇠보정을 실시한 3D 영상은 일반적인 2D 영상과 비교하여 정량적으로 정확한 결과를 나타냈으며 정성적으로 유용하였다. 3D 영상은 일상 임상환경에 충분히 적용할 수 있으며 환자 스캔 시간을 단축하고 방사능 피폭량을 감소시키는 장점이 있었다.

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의료영상을 이용한 인체장기의 분할 및 시각화 (Segmentation and Visualization of Human Anatomy using Medical Imagery)

  • 이준구;김양모;김도연
    • 한국전자통신학회논문지
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    • 제8권1호
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    • pp.191-197
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    • 2013
  • 방사선과 의사들은 CT 및 MRI 스캐너로부터 얻어진 인체의 단면 영상을 연속적으로 보고 실제 3차원적으로 인체가 어떻게 구성되어 있는지를 상상하여 병변을 구별하는데, 의학영상을 이용한 인체 장기의 3차원 시각화는 2차원 형태의 인체 단면 영상들을 복잡한 알고리즘이나 고성능의 컴퓨팅 파워를 사용하여 실제 인체와 같이 3차원으로 재구성하여 보여준다. 단면 영상의 추적, 관심영역의 표시 및 추출등과 같은 2차원 영상분석은 시간이 많이 소모되고, 주관적일 수가 있으며, 수작업인 관계로 빈번한 에러가 발생하는 단점을 가지는데, 이와 같은 2차원 의료 영상 분석의 단점을 보완하기 위해 의학영상처리 기술과 접목한 3차원 의료 영상의 시각화는 필수적이라 할 수 있다. 명암값 임계치 방법, 영역확장(region growing) 방법, 윤곽선(contour) 추출 방법 및 변형모델(deformable model) 방법을 사용하여 인체의 각 장기를 분리하였으며, 텍스쳐분석(texture analysis)을 통하여 고안된 특징자를 이용하여 암 부분을 인식하는데 사용하였고, 원근투영(perspective projection) 및 볼륨 데이터의 표면을 렌더링하기 위해 마칭큐브(marching cube) 알고리즘을 사용하였다. 인체 및 분리된 장기에 대한 3차원 시각화는 방사선치료계획(radiation treatment planning), 외과 수술계획, 모의수술, 중재적(interventional)시술 및 영상유도수술(image guided surgery)에 효과적으로 사용될 수 있다.

70대의 성별에 따른 피질하부 차이 비교 (Comparison of Differences in Subcortical between Men and Women in their Seventies)

  • 안병주;박혜미;김주연;이정환
    • 한국방사선학회논문지
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    • 제14권5호
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    • pp.585-595
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    • 2020
  • 자기 공명 영상(MRI)은 인간의 신경계 장애에서 뇌 구조의 변화를 검사하는 중요한 기술이다. 뇌 발달은 매우 복잡한 과정이며, 신경 생성과 유전자 프로그램의 영향을 받게 된다. 나이가 들어감에 따라 뇌의 다양한 구조 영역이 변화하면서 뇌 질환 형성에 기여하게 되며, 건강한 뇌의 발달에 영향을 미치는 다양한 변수 중 성별은 가장 큰 영향을 주는 요인 중 하나이다. 영상 데이터는 FSL(FMRIB software library)에서 제공하는 SIENAX, FIRST, 정점분석(Vertex Analysis)과 같은 다양한 프로그램을 통해 분석이 수행되었다. 우리의 결과는 특정 연령대의 피질하부영역에서 유의한 성별 관련 차이가 관찰되었음을 보여주고 있다. 성별과 볼륨간의 이러한 변화 정도 차이의 크기는 조사 된 영역에 따라 다르게 나타나고 있다. 이 연구에서 우리는 각 성별간 피질하부영역의 구조 분석을 위해 고해상도 3T MRI를 사용하였다. 또한, 정점 분석은 각 성별간의 피질 구조에서 체적 차이를 시각화하는데 사용되었다. 이 연구는 70대 그룹으로 제한되어 있으며, 향후 더 넓은 연령대를 대상으로 추가 연구가 필요하다.

Software development for the visualization of brain fiber tract by using 24-bit color coding in diffusion tensor image

  • Oh, Jung-Su;Song, In-Chan;Ik hwan Cho;Kim, Jong-Hyo;Chang, Kee-Hyun;Park, Kwang-Suk
    • 대한자기공명의과학회:학술대회논문집
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    • 대한자기공명의과학회 2002년도 제7차 학술대회 초록집
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    • pp.133-133
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    • 2002
  • Purpose: The purpose of paper is to implement software to visualize brain fiber tract using a 24-bit color coding scheme and to test its feasibility. Materials and Methods: MR imaging was performed on GE 1.5 T Signa scanner. For diffusion tensor image, we used a single shot spin-echo EPI sequence with 7 non-colinear pulsed-field gradient directions: (x, y, z):(1,1,0),(-1,1,0),(1,0,1),(-1,0,1),(0,1,1),(0,1,-1) and without diffusion gradient. B-factor was 500 sec/$\textrm{mm}^2$. Acquisition parameters are as follows: TUTE=10000ms/99ms, FOV=240mm, matrix=128${\times}$128, slice thickness/gap=6mm/0mm, total slice number=30. Subjects consisted of 10 normal young volunteers (age:21∼26 yrs, 5 men, 5 women). All DTI images were smoothed with Gaussian kernel with the FWHM of 2 pixels. Color coding schemes for visualization of directional information was as follows. HSV(Hue, Saturation, Value) color system is appropriate for assigning RGB(Red, Green, and Blue) value for every different directions because of its volumetric directional expression. Each of HSV are assigned due to (r,$\theta$,${\Phi}$) in spherical coordinate. HSV calculated by this way can be transformed into RGB color system by general HSV to RGB conversion formula. Symmetry schemes: It is natural to code the antipodal direction to be same color(antipodal symmetry). So even with no symmetry scheme, the antipodal symmetry must be included. With no symmetry scheme, we can assign every different colors for every different orientation.(H =${\Phi}$, S=2$\theta$/$\pi$, V=λw, where λw is anisotropy). But that may assign very discontinuous color even between adjacent yokels. On the other hand, Full symmetry or absolute value scheme includes symmetry for 180$^{\circ}$ rotation about xy-plane of color coordinate (rotational symmetry) and for both hemisphere (mirror symmetry). In absolute value scheme, each of RGB value can be expressed as follows. R=λw|Vx|, G=λw|Vy|, B=λw|Vz|, where (Vx, Vy, Vz) is eigenvector corresponding to the largest eigenvalue of diffusion tensor. With applying full symmetry or absolute value scheme, we can get more continuous color coding at the expense of coding same color for symmetric direction. For better visualization of fiber tract directions, Gamma and brightness correction had done. All of these implementations were done on the IDL 5.4 platform.

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Comparison of 3D Volumetric Subtraction Technique and 2D Dynamic Contrast Enhancement Technique in the Evaluation of Contrast Enhancement for Diagnosing Cushing's Disease

  • Park, Yae Won;Kim, Ha Yan;Lee, Ho-Joon;Kim, Se Hoon;Kim, Sun-Ho;Ahn, Sung Soo;Kim, Jinna;Lee, Seung-Koo
    • Investigative Magnetic Resonance Imaging
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    • 제22권2호
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    • pp.102-109
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    • 2018
  • Purpose: The purpose of this study is to compare the performance of the T1 3D subtraction technique and the conventional 2D dynamic contrast enhancement (DCE) technique in diagnosing Cushing's disease. Materials and Methods: Twelve patients with clinically and biochemically proven Cushing's disease were included in the study. In addition, 23 patients with a Rathke's cleft cyst (RCC) diagnosed on an MRI with normal pituitary hormone levels were included as a control, to prevent non-blinded positive results. Postcontrast T1 3D fast spin echo (FSE) images were acquired after DCE images in 3T MRI and image subtraction of pre- and postcontrast T1 3D FSE images were performed. Inter-observer agreement, interpretation time, multiobserver receiver operating characteristic (ROC), and net benefit analyses were performed to compare 2D DCE and T1 3D subtraction techniques. Results: Inter-observer agreement for a visual scale of contrast enhancement was poor in DCE (${\kappa}=0.57$) and good in T1 3D subtraction images (${\kappa}=0.75$). The time taken for determining contrast-enhancement in pituitary lesions was significantly shorter in the T1 3D subtraction images compared to the DCE sequence (P < 0.05). ROC values demonstrated increased reader confidence range with T1 3D subtraction images (95% confidence interval [CI]: 0.94-1.00) compared with DCE (95% CI: 0.70-0.92) (P < 0.01). The net benefit effect of T1 3D subtraction images over DCE was 0.34 (95% CI: 0.12-0.56). For Cushing's disease, both reviewers misclassified one case as a nonenhancing lesion on the DCE images, while no cases were misclassified on T1 3D subtraction images. Conclusion: The T1 3D subtraction technique shows superior performance for determining the presence of enhancement on pituitary lesions compared with conventional DCE techniques, which may aid in diagnosing Cushing's disease.

IBASPM을 이용한 해마체적 측정에서 뇌 Atlases에 대한 고찰 (A Study of brain Atlases in Hippocampus Volume Measurement Using IBASPM)

  • 김주호;이주원;김성후
    • 한국정보통신학회:학술대회논문집
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    • 한국정보통신학회 2014년도 추계학술대회
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    • pp.981-984
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    • 2014
  • IBASPM(Individual Brain Atlases using Statistical Parametric Mapping Software)를 이용하여 해마의 체적 측정시, Atlas의 종류(Atlas69, Atlas71, Atlas84, Atlas116)에 따른 체적의 변화를 평가하기 위해 20대 정상 성인 10명(남5/여5, $23.3{\pm}2.66$)으로부터 뇌 영상을 획득하였다. 1.5T MRI system(Siemens, Avanto, Erlangen, Germany)의 머리 격자코일(Head matrix coil)을 사용하여 3차원 경사에코 펄스 열(3-D gradient echo pulse sequence)인 MPRAGE(Magnetization Prepared Rapid Acquisition Gradient Echo)영상을 획득하였다. Atlas의 종류에 따라 획득된 해마의 체적을 이용하여 대응표본 t 검정(Paired t-test)을 수행한 결과, 좌측 해마옆이랑(parahippocampal gyrus - left) Atlas69-Altas84, Atlas69-Atlas116(p=0.729, 0.729), 우측 해마형성체(hippocampal formation - right) Atlas69-Atlas84, Atlas69-Atlas116(p=0.219, 0.219)는 유의한 차이가 없었으며, 이를 제외한 부분에서 유의한 차이가 있었다(p=0.000). 그러고 Atlas84와 Atlas116을 이용한 해마의 체적은 모두 동일한 값을 나타내어 유의한 차이가 없었다(p=0.000). Atlas영상과 원본 영상의 overlay를 이용한 영상분석에서는 Atlas71에서만 해마의 부위가 잘 못 정합되는 것을 발견할 수 있었다. 본 연구에 사용된 Atlas의 경우에는 서양인을 바탕으로 개발되었기 때문에 동양인의 뇌와는 차이가 있으며, 정확성 높은 체적의 측정을 위해서는 상황에 맞는 Atlas의 개발이 필요할 것으로 사료된다.

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한국 인구에서 NeuroQuant와 DeepBrain에서 측정된 뇌 용적의 정상규준 백분위수 비교: 두개골 형태와의 연관성 (Comparison of Normative Percentiles of Brain Volume Obtained from NeuroQuant vs. DeepBrain in the Korean Population: Correlation with Cranial Shape)

  • 양미현;김은희;최은선;고홍석
    • 대한영상의학회지
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    • 제84권5호
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    • pp.1080-1090
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    • 2023
  • 목적 이 연구의 목적은 한국 인구에서 NeuroQuant (이하 NQ)와 DeepBrain (이하 DB)에서 측정된 뇌 용적과 정상규준 백분위수를 비교하고, 두개골 형태와의 연관성을 확인하는 것이다. 대상과 방법 이 연구는 구조적 뇌 이상이 없는 163명의 한국인을 대상으로 NQ와 DB에서 측정된 뇌 용적과 정상규준 백분위수를 비교하고, 두개골 형태와의 연관성을 확인한 후향적 연구이다. 급내상관계수분석과 선형분석의 통계학적 분석을 시행하였다. 결과 정상규준 백분위수는 시상(90.8 vs. 63.3 percentile), 피각(90.0 vs. 60.0 percentile), 그리고 두정엽(80.1 vs. 74.1 percentile)에서 NQ가 DB보다 더 큰 것으로 나타났고, 후두엽(18.4 vs. 68.5 percentile)은 DB가 NQ보다 큰 것으로 나타났으며, 특히 후두엽의 경우 두개골 형태와의 비교 연구에서 유의미한 연관성을 보였고, 두개골의 전후 방향의 길이와 비례하고 상하방향의 길이와는 반비례했다. 결론 NQ와 DB에서 얻은 정상규준 백분위는 각 뇌 영역마다 유의미한 차이를 보였고, 그 차이는 한국 인구의 두개골 형태와 유의미한 관계가 있었다.

A novel method for determining dose distribution on panoramic reconstruction computed tomography images from radiotherapy computed tomography

  • Hiroyuki Okamoto;Madoka Sakuramachi;Wakako Yatsuoka;Takao Ueno;Kouji Katsura;Naoya Murakami;Satoshi Nakamura;Kotaro Iijima;Takahito Chiba;Hiroki Nakayama;Yasunori Shuto;Yuki Takano;Yuta Kobayashi;Hironori Kishida;Yuka Urago;Masato Nishitani;Shuka Nishina;Koushin Arai;Hiroshi Igaki
    • Imaging Science in Dentistry
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    • 제54권2호
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    • pp.129-137
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    • 2024
  • Purpose: Patients with head and neck cancer (HNC) who undergo dental procedures during radiotherapy (RT) face an increased risk of developing osteoradionecrosis (ORN). Accordingly, new tools must be developed to extract critical information regarding the dose delivered to the teeth and mandible. This article proposes a novel approach for visualizing 3-dimensional planned dose distributions on panoramic reconstruction computed tomography (pCT) images. Materials and Methods: Four patients with HNC who underwent volumetric modulated arc therapy were included. One patient experienced ORN and required the extraction of teeth after RT. In the study approach, the dental arch curve (DAC) was defined using an open-source platform. Subsequently, pCT images and dose distributions were generated based on the new coordinate system. All teeth and mandibles were delineated on both the original CT and pCT images. To evaluate the consistency of dose metrics, the Mann-Whitney U test and Student t-test were employed. Results: A total of 61 teeth and 4 mandibles were evaluated. The correlation coefficient between the 2 methods was 0.999, and no statistically significant difference was observed (P>0.05). This method facilitated a straightforward and intuitive understanding of the delivered dose. In 1 patient, ORN corresponded to the region of the root and the gum receiving a high dosage (approximately 70 Gy). Conclusion: The proposed method particularly benefits dentists involved in the management of patients with HNC. It enables the visualization of a 3-dimensional dose distribution in the teeth and mandible on pCT, enhancing the understanding of the dose delivered during RT.

나이와 뇌실질부피 변화 및 혈관이상에 따른 총뇌혈류량 변화: 이차원 위상대조 자기공명영상을 이용한 연구 (Changes in Total Cerebral Blood Flow with Aging, Parenchymal Volume Changes, and Vascular Abnormalities: a Two-dimensional Phase-Contrast MRI Study)

  • ;신태범;윤성국;오종영;이영일;최순섭
    • Investigative Magnetic Resonance Imaging
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    • 제8권1호
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    • pp.17-23
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    • 2004
  • 목적 : 이차원 위상대조 자기공명영상을 이용하여 나이변화와 뇌실질 부피변화 및 혈관이상의 정도에 따른 총뇌혈류량의 변화를 알고자 하였다. 대상 및 방법 : 12명의 지원자를 포함한 73명을 대상으로 T2강조 영상과 Time-of-flight 방법의 자기공명혈관촬영과 이차원 위상대조 자기공명영상을 얻었다. 정상군은 지원자 12명과 자기공명영상 및 자기공명혈관촬영에서 정상소견을 보인 21명으로서 이들은 18-29세, 30-49세, 50-66세 군으로 나누었다. 비정상군은 T2강조영상의 뇌실질부피 변화정도와 자기공명 혈관촬영의 동맥경화 정도에 따라 mild reduction군(17명) , marked reduction군(12명)으로 나누었고, 뇌실질이 증가한 increased volume군(6명)과 Moya-moya군(5명)으로 분류하였다 뇌혈류는 위상대조 자기공명영상의 속도-혈류 곡선으로부터 양쪽 내경동맥과 추골동맥에서 측정하고 합하여 뇌의 총뇌혈류량으로 하였으며, 각군 사이의 혈류량을 비교 관찰하였다. 결과 정상군의 총뇌혈류량은 18-29세군은$12.0{\pm}2.1ml/sec$, 30-49세군은 $11.8{\pm}1.9m1/sec$, 50-66세군은 $10.9{\pm}2.2ml/sec$였다. 비정상군 중에서 mild reduction 군은 $9.5{\pm}2.5ml/sec$, marked reduction 군은 $7.6{\pm}2.0ml/sec$, increased volume군은 $7.3{\pm}1.2ml/sec$, Moya-moya군은 $7.0{\pm}1.1ml/sec$였다. 결론 : 총뇌혈류량은 나이 증가에 따라 감소하였고, 뇌실질부피 감소와 동맥경화 정도에 따라 감소하였으며 increased volume군과 Moya-moya군에서도 감소하였다. 이차원 위상대조 자기공명영상은 나이변화나 뇌실질의 부피변화와 혈관이상을 초래하는 다양한 뇌질환에서 총뇌혈류량을 관찰할 수 있는 유용한 방법이라고 생각된다.

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약하게 조영증강된 병변의 유방 전용 CT 영상의 대조도 개선을 위한 적응적 영상 재조정 방법: 팬텀 연구 (Adaptive Image Rescaling for Weakly Contrast-Enhanced Lesions in Dedicated Breast CT: A Phantom Study)

  • 김빛별;김호경;김진성;기용간;주지현;전호상;박달;김원택;남지호;김동현
    • 대한영상의학회지
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    • 제82권6호
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    • pp.1477-1492
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    • 2021
  • 목적 Dedicated breast CT (이하 DBCT)는 유방 압박의 고통이 없는 영상 진단 기법으로 최근 주목받고 있다. 본 연구에서는 DBCT 영상에서 약하게 조영증강된 작은 병변의 검출률을 높이기 위해 피사체의 기하학적 정보를 이용하여 최적의 영상 문턱값을 제공하는 adaptive image rescaling (이하 AIR) 기법을 제안하였다. 대상과 방법 5개의 동일 크기의 구멍과 서로 다른 크기의 구멍을 가지는 두 개의 디스크를 각각 제작하고, 이를 60 kVp와 100 kVp로 스캔하여 single-energy CT (이하 SECT), dual-energy CT (이하 DECT), 그리고 AIR 영상을 생성하였다. 전임상 평가를 위해 돼지 조직 영상도 획득하였다. Image contrast (이하 IC)와 contrast-to-noise ratio (이하 CNR)로 화질을 평가하였으며, student's t test를 이용하여 영상 간 화질의 차이를 검증하였다. 결과 AIR의 평균 IC (0.70)는 DECT (0.94)의 74.5%로 나타났으며, SECT (0.22) 보다 318.2% 높았다. 또한 AIR의 평균 CNR (5.08)은 SECT (14.30)의 35.5%로 나타났고 DECT (2.28) 보다 222.8% 높게 측정되었다. 돼지 조직의 전임상 평가 결과도 비슷한 양상을 보였다. 결론 AIR은 SECT보다 높은 영상 대조도를 가지며, 50% 선량만으로도 DECT에 비견할 만한 화질 성능을 제공할 수 있음을 확인하였다. 따라서 AIR은 DBCT 영상에서 약하게 조영증강된 병변의 검출률을 개선할 수 있을 것으로 생각된다.